№47 Пищеварение в толстом кишечнике.

Основной функцией проксимальной части толстых кишок является всасывание воды. Роль дистального отдела толстого кишечника состоит в формировании каловых масс и удалении их из организма. Всасывание питательных веществ в толстом кишечнике незначительно.

Существенная роль в процессе пищеварения принадлежит микрофлоре – кишечной палочке и бактериям молочнокислого брожения. Бактерии в процессе своей жизнедеятельности выполняют полезные для организма функции. Бактерии молочнокислого брожения образуют молочную кислоту, которая обладает антисептическим свойством. Бактерии синтезируют витамины группы В, витамин К, пантотеновую и амидникотиновую кислоты, лактофлавин. Микроорганизмы подавляют размножение патогенных микробов.

Отрицательная роль микроорганизмов кишечника состоит в том, что они образуют эндотоксины, вызывают брожение и гнилостные процессы с образованием ядовитых веществ (индол, скатол, фенол) и в определенных случаях могут стать причиной заболеваний.

Моторная функция толстого кишечника. Дефекация.

Моторная функция толстого кишечника обеспечивает накапливание каловых масс и периодическое их удаление из организма. Кроме того, моторная активность кишечника способствует всасыванию воды.

В толстом кишечнике наблюдаются перистальтические, антиперистальтические имаятникообразные движения. Все они осуществляются медленно. Обеспечивают перемешивание, разминание содержимого, способствуют его сгущению и всасыванию воды. Толстому кишечнику присущ особый вид сокращения, который получил название масс-сокращение. Возникает масс-перистальтика редко, до 3—4 раз в сутки. Сокращения захватывают большую часть толстой кишки и обеспечивают быстрое опорожнение значительных ее участков.

Регуляция моторной функции толстого кишечника. Толстый кишечник имеетинтрамуральную и экстрамуральную иннервацию. Последняя представленасимпатическими нервами, которые выходят из верхнего и нижнего брыжеечных сплетений, и парасимпатическими, входящими в состав блуждающих и тазового нервов. Рефлекторные воздействия на двигательную активность толстого кишечника осуществляются во время еды, в результате возбуждения хемо- и механорецепторов желудка, двенадцатиперстной кишки и тонкого кишечника.

Моторная функция толстого кишечника определяется и характером принимаемой пищи. Чем больше в пище клетчатки, тем выраженнее моторная активность толстого кишечника.

Формированию кала способствуют комочки слизи кишечного сока, которые склеивают непереваренные частицы пищи

Дефекация — сложнорефлекторный акт опорожнения дистального отдела толстой кишки через задний проход. Дефекация наступает при растягивании прямой кишки каловыми массами. Осуществлению дефекации способствуют сокращения мышц диафрагмы и передней брюшной стенки, мышцы, поднимающей задний проход. Все это ведет к уменьшению объема брюшной полости и повышению внутрибрюшного давления. Центр рефлекса дефекации находится в пояснично-крестцовом отделе спинного мозга. Он обеспечивает непроизвольный акт дефекации. На этот центр оказывают влияние продолговатый мозг, гипоталамус, кора большого мозга. Нервные импульсы, поступающие от этих отделов центральной нервной системы к центру рефлекса дефекации, могут ускорить или замедлить акт дефекации.

№48 Всасывание — универсальный физиологический процесс, который связан с переходом разного рода веществ через слой каких-либо клеток во внутреннюю среду организма. Благодаря всасыванию в желудочно-кишечном тракте организм получает всё необходимое для жизнедеятельности. Всасывание происходит на всем протяжении пищеварительного канала, но основным местом является тонкий кишечник.

В ротовой полости всасываются некоторые лекарственные вещества. В желудке всасываются вода, минеральные соли, моносахара, алкоголь, лекарственные вещества, гормоны, альбумозы, пептоны. В двенадцатиперстной кишке также осуществляется всасывание воды, минеральных веществ, гормонов и продуктов расщепления белка.

Основной процесс всасывания происходит в тонком кишечнике. Углеводывсасываются в кровь в виде глюкозы и отчасти в виде других моносахаров (галактоза, фруктоза). Белки всасываются в кровь в виде аминокислот и простых пептидов.Нейтральные жиры расщепляются ферментами до глицерина и жирных кислот. Жиры поступают главным образом в лимфу и только небольшая часть (30%) — в кровь. Вода, минеральные соли, витамины всасываются в кровь на всем протяжении тонкого кишечника. В толстом кишечнике также происходит всасывание воды и минеральных солей.

Структурные и функциональные особенности тонкого кишечника, обеспечивающие его всасывательную активность. В слизистой оболочке тонкого кишечника обнаруживаются многочисленные круговые складки (складки Керкринга), огромное количество ворсинок и микроворсинок.

В центре каждой ворсинки имеется лимфатический сосуд (млечное пространство или синус ворсинки).

При отсутствии пищи в кишечнике ворсинки малоподвижны. Во время пищеварения ворсинки ритмически сокращаются, что облегчает всасывание питательных веществ.

Механизм всасывания. В обеспечении всасывания большую роль играют физические процессы — диффузия, фильтрация, осмос.

Эпителий кишечника обладает односторонней всасывательной способностью. Всасывание различных веществ осуществляется только из кишечника в кровь или лимфу независимо от их концентрации по обе стороны мембраны.

Механизмы всасывания продуктов ги­дролиза различных веществ

Аминокислоты всасываются, в основном, с помощью натрийзависимо-го транспорта, частично — посредством диффузии. До 80—90 % аминокислот вса­сывается в двенадцатиперстной и тощей кишке и только лишь 10 % аминокислот достигает толстого кишечника, где они расщепляются под действием бактерий. Эндоцитоз обеспечивает транспорт им­муноглобулинов, ферментов, витами­нов, в небольших количествах — ин-тактных белковых молекул.

Продукты гидролиза жи­ров всасываются в основном в две­надцатиперстной и тощей кишке. Они образуют мицеллы с желчными кисло­тами, которые поступают на мембраны энтероцитов. Липидные компоненты мицелл растворяются в клеточной мем­бране и согласно концентрационному градиенту поступают в цитоплазму эн­тероцитов. Желчные кислоты мицелл, остающиеся в полости кишки, посту­пают в подвздошную кишку, где под­вергаются всасыванию по механизму первичного транспорта. На эндоплаз-матическом ретикулуме энтероцитов происходит ресинтез триглицеридов из жирных кислот и моноглицеридов. Из образованных триглицеридов, холесте­рина, фосфолипидов и гликопротеидов образуются хиломикроны — мельчай­шие жировые частицы, заключенные в тончайшую белковую оболочку. Хи­ломикроны сливаются с латеральной мембраной энтероцита и через образу­ющееся при этом отверстие выходят в межклеточное пространство, откуда по центральному лимфатическому и груд­ному протокам поступают в кровь. Вме­сте с жирами всасываются растворимые витамины (A, D, Е, К). С калом теряется до 5—7 г жира в сутки.

Всасывание продуктов ги­дролиза углеводов. Глюкоза и га­лактоза всасываются в основном с помо­щью натрийзависимого транспорта. По­лисахариды и дисахариды практически не всасываются в ЖКТ. Моносахариды (глюкоза, галактоза, пентоза) могут вса­сываться путем простой и облегченной диффузии в случае их высокой концен­трации в просвете кишечника.

Всасывание воды осуществля­ется с помощью фильтрации и осмоса, и наиболее интенсивно оно происходит в тонкой и толстой кишке (суммарно за сутки около 9 л, из них 1,5 л — в толстой кишке). При повышении гидростатиче­ского давления в полости ЖКТ всасы­вание воды возрастает. Вода поступает в кровь также согласно закону осмоса, пока содержимое кишечника не станет изоосмотичным плазме крови; возмо­жен переход воды из крови в кишку, если в ее полости осмотическое давле­ние выше, чем в плазме крови.

Всасывание минеральных солей. Натрий поступает из просве­та кишки в цитоплазму через апикаль­ную мембрану энтероцитов согласно электрохимическому градиенту (заряд цитоплазмы энтероцитов равен -40 мВ относительно внешней среды). Транс­порт Na⁺ из энтероцитов в интерстиций и кровь осуществляется через их базо-латеральные мембраны с помощью ло­кализованного там Na/К-насоса. Пере­ход Na⁺, K⁺ и С1~ осуществляется также по межклеточным каналам согласно электрохимическому градиенту. При высоких концентрациях в химусе Са²⁺

транспортируется путем диффузии. При низких концентрациях Са²⁺ всасывает­ся путем первичного транспорта. Транс­порт Mg²⁺, Zn²⁺ и Cu²⁺ происходит путем диффузии, медленно (Fe²⁺ — с участием переносчиков).

№49 ----

№50 Пластическая и энергетическая роль углеводов, жиров и белков…

Белки занимают ведущее место среди органических элементов, на их долю приходится более 50% сухой массы клетки. Поступающий с пищей из внешней среды белок служит пластической и энергетической целям. Пластическое значение белка состоит в восполнении и новообразовании различных структурных компонентов клетки. Энергетическое значение заключается в обеспечении организма энергией, образующейся при расщеплении белков.

Вся совокупность обмена веществ в организме (дыхание, пищеварение, выделение) обеспечивается деятельностью ферментов, которые являются белками. Все двигательные функции организма обеспечиваются взаимодействием сократительных белков — актина и миозина.

Белки в организме не депонируются, т. е. не откладываются в запас. Поэтому при поступлении с пищей значительного количества белка только часть его расходуется на пластические цели, большая же часть — на энергетические цели.

Пластическая роль липидов состоит в том, что они входят в состав клеточных мембран и в значительной мере определяют их свойства. Велика энергетическая роль жиров. Их теплотворная способность более чем в два раза превышает таковую у углеводов или белков. Большая часть жиров в организме находится в жировой ткани, меньшая часть входит в состав клеточных структур. Жировые капельки в клетках — это запасный жир, используемый для энергетических потребностей.

Пищевые продукты, богатые жирами, обычно содержат некоторое количество липоидов — фосфатидов и стеринов. Физиологическое значение этих веществ очень велико. Они входят в состав клеточных структур, в частности клеточных мембран, а также ядерного вещества и цитоплазмы.

Исключительно важное физиологическое значение имеют стерины, в частности холестерин. Это вещество входит в состав клеточных мембран; оно является источником образования желчных кислот, а также гормонов коры надпочечников и половых желез.

Некоторые стерины пищи, например витамин D, обладают большой физиологической активностью.

Основная роль углеводов определяется их энергетической функцией. Глюкоза крови является непосредственным источником энергии в организме. Быстрота ее распада и окисления, а также возможность быстрого извлечения из депо обеспечивают экстренную мобилизацию энергетических ресурсов при стремительно нарастающих затратах энергии в случаях эмоционального возбуждения, при интенсивных мышечных нагрузках и др.

Глюкоза, поступающая в кровь из кишечника, транспортируется в печень, где из нее синтезируется гликоген. Гликоген печени представляет собой резервный, т. е. отложенный в запас, углевод. По мере убыли глюкозы в крови происходит расщепление гликогена в печени и поступление глюкозы в кровь (мобилизация гликогена). Благодаря этому сохраняется относительное постоянство содержания глюкозы в крови.

Гликоген откладывается также в мышцах. При работе мышц под влиянием фермента фосфорилазы, которая активируется в начале мышечного сокращения, происходит усиленное расщепление гликогена, Являющегося одним из источников энергии мышечного сокращения.

Витамины не характеризуются общностью химической природы и не имеют существенного пластического и энергетического значения. Они находятся в пищевых продуктах в незначительных количествах, но оказывают выраженное влияние на физиологическое состояние организма, часто являясь компонентом молекулы фермента. Витамин А служит кофактором белка неферментной природы — родопсина; этот белок сетчатки глаза участвует в восприятии света. Витамин D (точнее, его производное — кальцитриол) регулирует обмен кальция; по механизму действия он скорее сходен с гормонами — регуляторами обмена и функций организма.

Ряд элементов, содержащихся в пище главным образом в форме минеральных солей или ионов, также относится к незаменимым пищевым веществам. По массе основную часть минеральных веществ пищи составляют хлориды, фосфаты и карбонаты натрия, калия, кальция и магния. Кроме того, абсолютно необходимы микроэлементы, называемые так потому, что они требуются в малых количествах: это железо, цинк, медь, марганец, молибден, йод, селен. Кобальт поступает в организм человека не в форме минеральных солей, а в составе готового витамина B12.

Дополнительно: Обмен веществ — это совокупность процессов поступления питательных веществ в организм, использования их организмом для синтеза клеточных структур и выработки энергии, а также выделения конечных продуктов распада в окружающую среду. Как видно из это­го определения, обмен веществ включа­ет три основных этапа: 1) поступление веществ в организм (обеспечивает сис­тема пищеварения); 2) использование веществ клетками организмами; 3) вы­деление продуктов распада в окружаю­щую среду посредством систем дыхания и выделения.

Понятие «питание» трактуют по-разному. С нашей точки зрения, термин «питание» использовать в следующих двух значениях. Во-первых, питание — это совокупность питательных веществ, поступающих в организм с пищей. Пи­тательные вещества — это продукты гидролиза жиров, белков и углеводов (в основном, мономеры), являющиеся пластическим и энергетическим мате-

риалом, а также это вода, минеральные соли и витамины, являющиеся только пластическим материалом. Во-вторых, питание — это способ поступления пи­тательных веществ во внутреннюю среду организма (энтеральное и парентераль­ное питание).

Ассимиляция — совокупность процес­сов, обеспечивающих поступление пита­тельных веществ во внутреннюю среду организма и использование их для синте­за клеточных структур и секретов клеток, в результате чего также накапливается энергия в организме. Пищеварение — первый этап ассимиляции (расщепление белков, жиров и углеводов пищи с по­мощью гидролиза). Конечными продук­тами гидролиза белков в пищеваритель­ном тракте являются аминокислоты, нуклеотиды; углеводов — моносахари­ды; жиров — жирные кислоты, моно-глицериды. При гидролизе в пищевари­тельном тракте образуются мономеры, практически не теряющие своей энер­гетической ценности (высвобождается лишь около 1 % заключенной в пище энергии). Долю питательных веществ, поступивших из пищеварительного тракта во внутреннюю среду организма (около 90 %), называют усвояемостью питательных веществ. Анаболизм — заключительная часть ассимиляции (совокупность внутрикле­точных процессов, обеспечивающих синтез структур и секретов клеток ор­ганизма). Исходными продуктами анаболизма являются мономеры (ами­нокислоты, моносахариды, жирные кислоты, моноглицериды, нуклеоти-ды), а также вода, минеральные соли и витамины; конечными — полиме­ры: специфические белки, жиры, угле­воды, нуклеиновые кислоты организма. Анаболизм обеспечивает восстановле­ние (обновление) распавшихся в про­цессе диссимиляции клеточных струк­тур, восстановление энергетического потенциала, рост развивающихся орга­низмов.

Диссимиляция. Большинство авторов счи­тают, что диссимиляция и катаболизм — одно и тоже: совокупность процессов распада кле­точных структур и соединений до конечных продуктов (углекислый газ, вода и аммиак; ам­миак затем преобразуется в мочевину и другие азотосодержащие вещества) с высвобождением всей энергии, содержащейся в них. Энергия необходима для деятельности каждой клетки всех органов и систем организма, синтеза кле­точных структур и секретов клеток, поддержа­ния на оптимальном уровне температуры тела. Однако анализ этих понятий и внутриклеточ­ных процессов свидетельствует о том, что они неравнозначны. Исходными продук­тами диссимиляции являются белки, жиры и углеводы клеток организма, конечны­ми — аминокислоты, моносахара, жирные кис­лоты, нуклеотиды и другие соединения, содер­жащие энергию (в основном, мономеры). Эти соединения попадают в кровь, смешиваются с мономерами, поступающими в кровь из ЖКТ, и формируют общий фонд питательных веществ, циркулирующих в крови и используемых клет­ками организма в процессах анаболизма и ката­болизме. Таким образом, диссимиляция — про­цесс расщепления клеточных структур до мономеров и других соединении без высвобожде­ния энергии. Продукты диссимиляции повторно используются клетками в процессах анаболиз­ма и катаболизма.

Катаболизм — это процесс рас­щепления («сгорания») питательных веществ (мономеров и других соедине­ний, попадающих в клетку из крови) до конечных продуктов (Н₂О, СО₂ и NH₃) с высвобождением энергии. В процессе катаболизма клетка использует моно­меры, поступающие в кровь из ЖКТ, и мономеры, образующиеся в самой клет­ке в процессе диссимиляции клеточных структур и тоже попадающие в кровь.

У здорового взрослого че­ловека наблюдается равновесие между процессами анаболизма и диссимиляцией. В период роста, при беременности, при интенсивной физической нагрузке, в период выздоровления после истощаю­щей болезни или выхода из состояния голодания анаболизм преобладает над диссимиляцией. В старости, при ис­тощающих заболеваниях, голодании, стрессовых состояниях диссимиляция больше анаболизма.

Анаболизм и диссимиляция в целом обеспечивают самообновление клеточ­ных структур организма в ходе взаи­мосвязанных биохимических превра­щений.

№51Основной обмен - это минимальный обмен веществ, который характеризуется минимальным количеством энергии, которое необходимо для поддержания жизнедеятельности организма в состоянии физического и психического покоя.

Энергия ОО необходима для:

1. Обеспечение базального уровня обмена веществ в каждой клетке.

2. Поддержание деятельности жизненно-важных органов (ЦНС, сердце,

почки, печень, дыхательная мускулатура).

3. Поддержание постоянной температуры тела.

Для определения ОО необходимо соблюдать следующие условия:

- физический и эмоциональный покой,

- "зона комфорта" (см. выше),

- натощак (не менее 12-16 часов после приема пищи, чтобы избежать

эффекта "специфически-динамического действия пищи", начинается через 1 час после приема пищи, достигает максимума через 3 часа, наиболее сильно повышается при белковом питании (на 30%)),

- бодрствование (во время сна ОО снижается на 8-10%).

Величина основного обмена зависит от:

-пола (у мужчин на 10% больше),

- роста (прямо пропорциональная зависимость), /правило поверхности тела/.

- возраста (до 20-25 лет увеличивается, максимальный прирост - в 14-17 лет, до 40 лет - "фаза плато", затем снижается), веса (прямо пропорциональная зависимость), правило поверхности тела.

Понятие о должном основном обмене.

Определяется должный основной обмен (ДОО) по таблицам (с учетом всех этих факторов).

В норме ДОО для мужчин равен 1 ккал (4,19 кДж)/кг/час.

Для женщин - на 10% меньше.

В среднем для человека среднего возраста и усредненных параметров ОО составляет 1400-1700 ккал/сутки.

Могут быть ситуации, когда при равных параметрах имеем разные значения ОО, это указывает на отклонения в функциональном состоянии. На пример, по показателям основного обмена судят о функциональном состоянии эндокринных желез, главным образом, щитовидной (гипер- и гипотиреоз).

Дополнительно: Специфическое динамическое действие пищи — повышение энерготрат организма, обусловленное приемом, перевариванием и усвоением пищи. Специфическое динамическое действие пищи состоит в том, что на переваривание пищи, даже в отсутствии мышечной активности, также расходуется энергия. При этом наибольший расход вызывает переваривание белков. Белки обладают максимально усиливающим действием на обмен веществ, они увеличивают его на 40%, углеводы и жиры увеличивают его всего на 5%. При обычном питании суточный расход на специфическое динамическое действие пищи у взрослого человека составляет около 200 калорий.

№52 Соотношение между количеством энергии, поступившей в организм с пищей, и энергии, выделенной организмом во внешнюю среду называется энергетическим балансом организма.

Рабочий обмен (РО) - величина энерг. затрат для определённого вида трудовой деятельности.

Рабочая прибавка. РП=РО-ОО.

РО значительно превышает ОО, зависит от вида труда.

Выделяют следующие группы, исходя из интенсивности рабочего обмена:

1) умственный труд - 2500-2800

2) полностью механизированный физ. труд - 2800-3500

3) частично механизированный труд - 3500-4000

4) немеханизированный труд - 4000-5000ккал

5) очень тяж. физ. труд - 5000-7000.

№53 Физиологические нормы питания – это научно обоснованные нормы питания, полностью покрывающие потребности организма человека в энергии и обеспечивающие его всеми необходимыми пищевыми веществами в достаточных количествах и в оптимальных (сбалансированных) соотношениях.

Характеристика норм питания:

  ·  базируются на основных принципах рационального питания;

  ·  являются средними величинами, отражающими потребности различных групп населения в нутриентах и энергии;

  ·  являются научной базой для организации питания и контроля за ним в коллективах (лечебных, детских учреждениях и т.д.), разработки мер социальной защиты, обеспечивающих здоровье, планирование производства и потребления продуктов питания;

  ·  необходимы для изучения и оценки состояния питания различных групп населения, при оценке индивидуального питания и обоснования рекомендаций по его коррекции;

Нормы физиологических потребностей для различных групп населения  дифференцированы в зависимости от следующих факторов:

1. Пол

У женщин всех возрастных и профессиональных групп основной обмен на 5-10% меньше по сравнению с мужчинами, поэтому потребность в энергии и пищевых веществах ниже. Исключением является потребность в железе, которая у женщин детородного возраста выше, чем у мужчин.

2. Характер трудовой деятельности

Величина энергетических трат непосредственно влияет и на физиологическую потребность в питательных веществах и энергии, то есть чем выше суточные энергозатраты, тем выше потребность. Поэтому в зависимости от данного показателя все трудоспособное мужское население  разделено на 5 групп:

  ·  I группа – работники преимущественно умственного труда, очень легкая физическая активность (КФА 1,4);

  ·  II группа – работники, занятые легким физическим трудом, легкая физическая активность (КФА 1,6);

  ·  III группа – работники, занятые средним физическим трудом, средняя физическая активность (КФА 1,9);

  ·  IV группа – работники, занятые  тяжелым физическим трудом, высокая физическая активность (КФА 2,2);

  ·  V группа – работники, занятые особо тяжелым физическим трудом, очень высокая физическая активность (КФА 2,5).

Женщины в зависимости от энергозатрат разделены на 4 группы, так как исключена группа работников, занятых особо тяжелым физическим трудом.

Так, например, в соответствии с энергозатратами для людей умственного труда индивидуальная потребность в белке составляет от 1 до 1,5 г/кг массы тела, а для людей занятых тяжелым и особо тяжелым физическим трудом данный показатель составляет 2 – 2, 5 г/кг.

3. Возраст

Нормы разработаны для различных возрастных групп:

  ·  дети и подростки (от 0 до 18 лет);

  ·  взрослое население (19 – 59 лет);

  ·  лица престарелого и старческого возраста (60 лет и более).

Чем моложе организм, тем выше энергия основного обмена и тем интенсивнее протекают обменные процессы, связанные с ускоренными процессами роста и развития, соответственно выше потребность в энергии и пищевых веществах. Так, например, для детей до 1 года потребность в белке составляет 2,2 – 2,9 г/кг массы тела. С возрастом энергозатраты на основной обмен уменьшаются и при расчете индивидуальной потребности для взрослого человека необходимо исходить из значения 1 – 1,5 г белка на 1 кг массы тела или 40 г на 1000 ккал энергозатрат.

4. Климатические условия (табл. 1, 2).

По климатическим условиям выделены следующие зоны:

  ·  центральная; ·  северная; ·  южная.Потребность в энергии у жителей северной зоны выше на 10-15%, чем у жителей центральной зоны (потребность в белках и углеводах примерно одинакова, а в жире увеличивается на 5-7%) в связи с тем, что необходима энергия для поддержания процесса терморегуляции. Для жителей южной зоны по сравнению с центральной зоной потребность в энергии снижена на 5% за счет уменьшения содержания жиров в рационе.

5. Физиологическое состояние организма (табл. 2, 3).

Физиологические нормы для беременных и кормящих грудью женщин выражены как необходимая добавка к норме, соответствующей физической активности и возрасту. В период беременности и лактации потребность в энергии, белках, жирах и углеводах повышается в целом на 10-15%. В кальции потребность увеличивается на 40-50%, поэтому беременные должны получать 1300 мг, а кормящие – 1200 мг данного макроэлемента. Повышается потребность в железе и фолиевой кислоте, поэтому беременным необходимо поступление с рационом  питания 33 мг Fe и 400 мг фолата.

№54 Гомойотермия. Температура внутренних органов у них колеблется в пределах 36—38 °С, способствуя оптимальному течению метаболических процессов, катализируя большинство ферментативных реакций и влияя в определенных границах на их скорость.

Постоянная температура необходима и для поддержания нормальных физико-химических показателей — вязкости крови, ее поверхностного натяжения, коллоидно-осмотического давления и др. Температура влияет и на процессы возбуждения, скорость и интенсивность сокращения мышц, процессы секреции, всасывания и защитные реакции клеток и тканей.

Оптимальная температура тела у человека составляет 37 °С; верхняя летальная температура — 43,4 °С. При более высокой температуре начинается внутриклеточная денатурация белка и необратимая гибель; нижняя летальная температура составляет 24 °С.

Нейрогормональные механизмы регу­лируют температуру тела посредством изменения интенсивности теплопродук­ции и теплоотдачи. Это осуществляется следующим образом. При понижении температуры окружающей среды выра­ботка тепла (расход энергии) увеличи­вается, а сосуды кожи суживаются, что уменьшает теплоотдачу и обеспечивает поддержание температуры тела посто янной. При повышении температуры окружающей среды выработка тепла уменьшается, сосуды кожи расширя­ются, возможно также потоотделение, в результате чего больше тепла отдается в окружающую среду, что тоже способ­ствует поддержанию постоянной темпе­ратуры тела.

Рецепторы, воспринимающие изменение температуры (терморецепто­ры), делят на периферические (локали­зованы в коже, подкожных тканях, ске­летных мышцах и внутренних органах) и центральные (расположенные в ЦНС).

Кожные терморецепторы обеспечи­вают передачу сигналов в ЦНС об изме­нениях температуры среды и формиро­вание температурных ощущений. В ко­же Холодовых рецепторов во много раз больше, чем тепловых. Во внутренних органах и тканях также преобладают хо-лодовые рецепторы.

Центральные терморецепторы (тер­мосенсоры) обнаружены в спинном и среднем мозге, в гипоталамусе. Термо­сенсоры — это нейроны, которые могут возбуждаться при их непосредственном охлаждении или нагревании; они очень чувствительны — улавливают измене­ние температуры даже всего на 0,011 °С. Импульсы от периферических терморе­цепторов поступают в центр терморегу­ляции.

Главная часть центра термо­регуляции локализуется в гипотала­мусе. В переднем гипоталамусе происхо­дит сравнение полученных с периферии сигналов с активностью центральных термосенсоров, отражающих темпера­турное состояние мозга. На основе ин­теграции информации этих двух источ­ников задний гипоталамус обеспечивает выработку сигналов, управляющих про­цессами теплопродукции и теплоотдачи. Центральные терморецепторы обеспе­чивают включение терморегуляторных

механизмов при снижении темпера­туры на сотые доли градуса {регуляция по отклонению), периферические (при охлаждении кожи) — включают термо-регуляторные процессы до изменения температуры внутренней среды {регуля­ция по опережению). Терморегуляторные реакции могут включаться также по ме­ханизму условного рефлекса, что дока­зывает участие коры большого мозга в регуляции температуры тела {это тоже регуляция по опережению).

Регуляция сократительной теплопро­дукции осуществляется соматической нервной системой. Сужение и расшире­ние сосудов, обеспечивающие изменение теплоотдачи, осуществляются в основ­ном симпатоадреналовой системой. Интенсивность потоотделения также регулируется симпатической нервной системой, но с помощью холинергиче-ских нейронов — при повышении тем­пературы тела потоотделение возрастает. Симпатоадреналовая система и гормоны щитовидной железы (три- и тетрайод-тиронин) стимулируют обмен веществ (выработку тепла) в различных органах и тканях при понижении температуры окружающей среды и уменьшают при ее увеличении. Совокупность всех ме­ханизмов обеспечивает температурный гомеостазис. Однако при температуре окружающей среды выше комфортной (в том числе и между кожей и одеждой) и недостаточности теплоотдачи за счет теплоиспарения теплопродукция может не уменьшаться, а, наоборот, возрастать вследствие повышения температуры тканей организма, при этом может на­блюдаться перегревание организма (те­пловой удар). Перегревание тела челове­ка более, чем на 6 °С ведет к смерти, т.е. при температуре тела выше 43 °С. Прав­да, такое превышение температуры мо­жет случиться только в экстремальных случаях и наблюдается крайне редко.

Функциональная система, определяющая оптимальную для метаболизма температуру тела, объединяет две подсистемы: внутренней эндогенной саморегуляции и целенаправленного поведения. Эндогенные механизмы саморегуляции за счет процессов теплопродукции и тепловыделения определяют поддержание необходимой для метаболизма температуры тела. Функциональная система:

Полезный приспособительный результат

Показатель, ради которого работает данная функциональная система,— температура крови. С одной стороны, она обеспечивает нормальное течение процессов метаболизма, а с другой — сама определяется их интенсивностью.

Для нормального течения метаболических процессов гомойотермные животные, в том числе и человек, вынуждены поддерживать температуру тела на относительно постоянном уровне. Однако это постоянство условно. Температура различных органов подвержена колебаниям, границы которых зависят от времени суток, функционального состояния организма, теплоизоляционных свойств одежды и др.

ФУНКЦИОНАЛЬНАЯ СИСТЕМА, ОБЕСПЕЧИВАЮЩАЯ ПОСТОЯНСТВО ТЕМПЕРАТУРЫ ТЕЛА

1 звено – полезный приспособительный результат – поддержание температуры тела на постоянном уровне.

2 звено – рецепторы. Терморецепцию осуществляют свободные окончания тонких сенсорных волокон типа А (дельта) и С.

(Регуляция постоянства температуры – это сложнорефлекторный акт, осуществляющийся в результате раздражения рецепторов кожи, кожных и подкожных сосудов, а также ЦНС.)

3 звено функциональной системы– нервный центр

4 звено функциональной системы – исполнительные органы.Температура тела определяется определяется соотношением интенсивности:

1) образования тепла 2) отдачи тепла

Локализация и свойства терморецепторов. Периферические терморецепторы находятся в коже, подкожных тканях, кожных и подкожных сосудах. Кожные терморецепторы представляют собой неинкапсулированные нервные окончания.

Центральные терморецепторы расположены в медиальной преоптической области гипоталамуса (центральные нейроны-термосенсоры), ретикулярной формации среднего мозга, спинном мозге.

Функциональная мобильность терморецепторов. Свойство терморецепторов кожи изменять свою чувствительность к температурным воздействиям в зависимости от изменения общего состояния организма отражает универсальное свойство рецепторов, открытое П.Г. Снякиным и получившее название «функциональная мобильность рецепторов».

Терморецепторы подразделяют  на тепловые и холодовые.

Xолодовые рецепторы располагаются в толще кожи, на глубине около 0,17 мм,тепловые рецепторы — на глубине 0,3 мм. Общее число точек поверхности кожи, воспринимающих холод, значительно превышает число точек, воспринимающих тепло. Холодовые и тепловые рецепторы располагаются неравномерно по кожной поверхности. Имеются индивидуальные зоны преимущественной локализации тепловых и холодовых терморецепторов.

Среди периферических терморецепторов преобладают холодовые, среди центральных – тепловые. При оптимальной для человека температуре окружающей среды терморецепторы генерируют разряды со стационарной частотой. С понижением окружающей температуры частота импульсации и холодовых рецепторов возрастает, тепловых — снижается. Наоборот, при повышении окружающей температуры возрастает частота импульсации тепловых рецепторов и снижается — холодовых. Частота импульсов холодовых рецепторов кожи максимальна при температуре равной 20-30⁰С, а для тепловых рецепторов температура равна 38-43⁰С. Ощущение горячего – жжение – возникает при температуре выше 45⁰С и воспринимается другими рецепторами – горячевыми или рецепторами жженияОтносятся к полимодальным ноцицепторам и являются промежуточным звеном между терморецепторами и ноцицепторами. 

Изменение температуры крови в различных областях кровяного русла в сторону, как снижения, так и повышения воспринимается терморецепторами сосудистой стенки и окружающих тканей. Наличие терморецепторов в сосудах и окружающих их тканях доказывают опыты с перфузией кровью различной температуры изолированных органов, сохранивших с организмом нервные связи. При этом выявляется отчетливая реакция животного: изменяются дыхание, сердцебиение, диурез и др.

 Тепловые и холодовые рецепторы в ЦНС реагируют на изменение температуры крови, притекающей к нервным центрам. Замечено повышение теплообразования при охлаждении сонной артерии, приносящей кровь к головному мозгу. Особенно богата терморецепторами гипоталамическая область Экспериментально было установлено, что основные (главные) центры терморегуляции находятся в гипоталамусе (за счет них воспринимаются изменения в окружающей  и внутренней среде). Разрушение гипоталамуса – утрачивается способность регулировать температуру тела и животное становится пойкилотермным.. К нейронам гипоталамической области адресуется и импульсация, возникающая в терморецепторах внутренних органов и поверхности кожи. Сенсорная информация от терморецепторов распространяется по нервным волокнам типа А-дельта и через лемнисковые пути к нейронам таламуса, а затем в гипоталамус и сенсомоторную область коры большого мозга. Терморецепторы ЦНС находятся в передней части гипоталамуса, в преоптической зоне, ретикулярной формации среднего мозга и в спинном мозге.

3 звено функциональной системы– нервный центр. Основной центральный механизм терморегуляции находится в гипоталамусе, т.к. после его разрушения животное утрачивает способность регулировать температуру тела, т.е. становится пойкилотермным.

Нервные центры

Поддержание температуры тела на оптимальном для метаболизма уровне осуществляется за счет регулирующего влияния ЦНС. Впервые наличие в головном мозге центра, способного изменять температуру тела, было обнаружено в 80-х годах XIX в. К. Бернаром. Его опыт, получивший название «теплового укола», состоял в следующем: в область промежуточного мозга через трепанационное отверстие вводили электрод, вызывающий раздражение данной области. Спустя 2—3 ч после введения электрода наступало  стойкое повышение температуры тела животного. В дальнейших исследованиях было установлено, что важнейшая роль в процессах терморегуляции принадлежит гипоталамусу.

Согласно современным представлениям, терморегуляция осуществляется распределенной системой, основной частью которой является гипоталамический терморегуляционный механизм

За счет нервных и прямых гуморальных влияний, в которых участвует ряд олигопептидов, например бомбезин, в рассматриваемой функциональной системе формируются процессы, направленные на восстановление сформировавшихся изменений температурной схемы тела. Эти процессы включают механизмы теплопродукции и теплоотдачи.

Центры теплоотдачи. В области передних ядер гипоталамуса обнаружены центры теплоотдачи. Разрушение этих структур приводит к тому, что животные утрачивают способность поддерживать постоянство температуры тела в условиях высокой температуры окружающей среды. Температура их тела при этом начинает возрастать, животные переходят в состояние гипертермии, причем гипертермия может развиться даже при комнатной температуре. Раздражение этих структур через вживленные электроды электрическим током вызывает у животных характерный синдром: одышку, расширение поверхностных сосудов кожи, падение температуры тела. Вызванная предварительным охлаждением мышечная дрожь у них прекра­щается.

Центры теплообразования. В области латерально-дорсального гипоталамуса обнаружены центры теплообразования. Их разрушение приводит к тому, что животные утрачивают способность поддерживать постоянство температуры тела в условиях пониженной температуры окружающей среды. Температура их тела в этих условиях начинает падать, и животные переходят в состояние гипотермии. Электрическое раздражение соответствующих центров гипоталамуса вызывает у животных следующий синдром: 1) сужение поверхностных сосудов кожи;

 2) пилоэрекцию; 3) мышечную дрожь; 4) увеличение секреции надпочечников.

Взаимодействие центров терморегуляции. Между центрами теплоотдачи переднего гипоталамуса и центрами теплопродукции заднего гипоталамуса существуютреципрокные взаимоотношения. При усилении активности центров теплопродукции тормозится деятельность центров теплоотдачи и наоборот. При снижении температуры тела включается активность нейронов заднего гипоталамуса; при повышении температуры тела активируются нейроны переднего гипоталамуса.

Установочная температурная точка. Некоторые авторы полагают, что на уровне гипоталамуса действует своеобразный кибернетический механизм — «установочная температурная точка». Этот механизм в теории функциональных систем соответствует акцептору результата действия. С нейронами, образующими этот механизм, постоянно сравнивается обратная афферентация, поступающая от наружных и внутренних терморецепторов.

«Настройка» этого механизма на оптимальную для метаболизма температуру может сдвигаться, например, под действием интерлейкинов и простагландинов при лихорадке — в сторону высокой температуры, и тогда саморегуляция температуры тела осуществляется на более высоком уровне. «Установочная температурная точка» может сдвигаться на уровень низкой температуры, например, при охлаждении организма. 

ЗНАЧЕНИЕ ДРУГИХ УРОВНЕЙ ЦЕНТРА ТЕРМОРЕГУЛЯЦИИ.

Роль коры больших полушарий- возможна выработка условных терморегуляционных рефлексов.

В экспериментальных условиях у животных вызывали условно-рефлекторное повышение температур (лихорадка). В ответ на условный раздражитель после десятикратного сочетания с введением бактериальной культуры. Температура тела у человека повышается под влиянием гипноза, при психических заболеваниях, истерии.Спинной мозг – является не только проводником нервных импульсов от периферических терморецепторов к головному мозгу. Доказательство – при отделении головного мозга от спинного охлаждение последнего вызывает мышечную дрожь и сужение периферических сосудов.Т.о. в спинном мозге находятся центры некоторых терморегуляционных рефлексов.

№55Средняя суточная температура в полости рта у здоровых людей 18-40 лет составляет 36,8*С плюс-минус 0,4*С; она ниже всего в 6:00 и выше всего - между 16:00 и 18:00. Суточные колебания температуры составляют 0,5*С, реже - 1*С. У 99% здоровых людей температура в полости рта в 6:00 не превышает 37,2*С, а в 16:00 - 37,7*С.Таким образом, о лихорадке можно говорить, если температура в полости рта выше чем 37,2*С утром и 37,7*С вечером.Температура в прямой кишке обычно на 0,6*С выше, чем температура в полости рта; очень близка к ней температура свежевыпущенной мочи. Температура в нижнем отделе пищевода лучше всего отражает температуру ядра тела. В отличие от гипертермии при лихорадке утренняя температура обычно ниже вечерней (как в норме).У женщин с сохраненным менструальным циклом утренняя температура более низкая в первые 2 нед менструального цикла, повышается на 0,6*С во время овуляции и сохраняется на этом уровне до начала менструации. Кроме того, на температуру тела могут влиять прием пищи, беременность, эндокринные заболевания, возраст и даже время года.

Температурная схема тела, которая определяется различным уровнем обмена веществ в разных органах. Температура тела в подмышечной впадине — 36,8 °С, на ладонных поверхностях руки — 25—34 °С, в прямой кишке — 37,2—37,5 °С, в ротовой полости — 36,9 °С. Самая низкая температура отмечается в пальцах нижних конечностей, а самая высокая — в печени.

Вместе с тем даже в одном и том же органе существуют значительные температурные градиенты, а ее колебания составляют от 0,2 до 1,2 °С. Так, в печени температура равна 37,8—38 °С, а в мозге — 36,9—37,8 °С. Значительные температурные колебания наблюдаются при мышечной нагрузке. У человека интенсивная мышечная работа приводит к повышению температуры сокращающихся мышц — на 7 °С.

При купании человека в холодной воде температура стопы падает до 16 °С без каких-либо неприятных ощущений.

№56 Виды теплопродукции. Наиболее ин­тенсивно идет процесс теплообразова­ния в мышцах, легких, печени, почках. В мышцах вырабатывается до 30-50 % тепла при охлаждении тела. Выделяют сократительную и несократительную те­плопродукцию.

Сократительная теплопро­дукция наблюдается только в скелет­ной структуре. Сокращения мышц при этом могут быть произвольными и не­произвольными.

Произвольные сокращения — двига­тельная активность человека, она очень быстро ведет к увеличению теплообра­зования, при этом повышаются и те плопотери за счет усиления отдачи теп­ла конвекцией, что неэкономично для организма.

Непроизвольные терморегуляторные сокращения мышц — дрожь и терморегу-ляторный тонус мышц (непроизвольные тонические сокращения мышц спины, шеи). Терморегуляторный тонус присущ в основном красным медленным мыш­цам. Теплопродукция при этом возрас­тает примерно на 40—50 %. Дрожь свой­ственна только человеку и наблюдается при значительном снижении температу­ры окружающей среды, что ведет к повы­шению образования тепла в организме в несколько раз. При этом главную роль играют низковозбудимые двигательные единицы и почти вся энергия мышеч­ного сокращения переходит в тепловую энергию, т.е. дрожь более экономичный способ поддержания температуры тела по сравнению с произвольными сокра­щениями.

Несократительная тепло­продукция при охлаждении орга­низма увеличивается во многих тканях (см. выше). Специфической тканью такой теплопродукции является бурая жировая ткань. После удаления бурой жировой ткани в эксперименте устойчи­вость организма к холоду существенно снижается. Скорость окисления жирных кислот в бурой жировой ткани в 20 раз превышает таковую в белой жировой ткани. Масса бурой жировой ткани, обычно составляющая 1—2 % массы тела, при адаптации к холоду может увеличиваться до 5 % массы тела. Доля участия бурой жировой ткани в процес­сах терморегуляции у человека дискути­руется.

Виды теплоотдачи включают четыре варианта.

Теплоотдача с помощью проведения и конвекции происходит в случае, если температура воздуха (воды,

если человек находится в воде) ниже температуры тела. При движениях воз­духа или воды относительно тела ин­тенсивность теплоотдачи значительно повышается. Охлаждающее действие проточной воды в 50—100 раз превышает действие воздуха.

Теплоотдача излучением осу­ществляется инфракрасными лучами при нахождении на некотором рассто­янии от кожи предметов с более низкой температурой, происходит, в основном, с не покрытой одеждой кожи.

Теплоотдача с помощью ис­парения составляет около 20 % в услови­ях комфортной температуры среды. Су­ществует два варианта испарения воды с поверхности тела: испарение пота в результате его выделения и испарения воды, оказавшейся на поверхности пу­тем диффузии — «неощутимые» потери воды. Если температура окружающей среды оказывается равной или выше температуры тела, то теплоиспарение является единственным способом от­дачи тепла. Тепло к поверхности кожи проводится с кровью (конвекция), про­тивоположно направленный ток крови в венах относительно артерий уменьшает теплоотдачу по принципу поворотно-противоточной системы — это внутрен­ние потоки тепла, которые существенно изменяются при сужении или расшире­нии кожных сосудов. Уменьшают тепло­отдачу подкожная жировая клетчатка и одежда.

Обмен веществ см в №50 + Обязательным условием существования организма человека, как и всех живых организмов, является постоянный обмен веществ и энергии с внешней средой. В ходе обмена веществ питательные вещества, богатые энергией, подвергаются химическим превращениям с выделением энергии, используемой организмом для обеспечения жизнедеятельности, а конечные продукты обмена веществ с низким содержанием энергии удаляются из клетки.

Регуляция: Регуляция теплообразования.

При понижении температуры за счет возбуждения холодовых рецепторов охлажденной кровью на нейроны центров теплопродукции заднего гипоталамуса происходит активация периферических механзмов теплопродукции и торможение теплоотдачи.

Локальная регуляция. На холоде артериолы сужаются, раскрываются артериовенозные анастомозы, снижается теплоотдача, прохладная венозная кровь захватывает часть тепла – противоточный теплообменник.

Гуморальная регуляция. Адреналин, гормоны щитовидной железы, соматотропный горм. усиливают окислительные процессы в тканях, сужают сосуды.

№57 см №56 + Регуляция теплоотдачи. Конвекция, теплоизлучение и испарение тепла прямо пропорциональны теплоемкости окружающей среды.

Теплоотдача зависит от объема поверхности тела. Известно, что многие животные на холоде сворачиваются в клубок, занимая меньший объем. Процессы конвекции, излучения и испарения тепла зависят от свойств кожного покрова. Шерстный покров кожи у животных препятствует теплоотдаче.

Сосудистые реакции при перегревании. В основе всех физических процессов теплоотдачи у человека лежат физиологические процессы, связанные с изменением под влиянием окружающей температуры просвета поверхностных сосудов кожи. При действии высокой температуры сосуды расширяются, при действии низкой — суживаются. Эти реакции осуществляются за счет активации вегетативной нервной системы — парасимпатического отдела в первом случае и симпатического — во втором.

В механизмах расширения сосудов кожи принимает участие брадикинин, который продуцируется потовыми железами через холинергические симпатические волокна.

Теплоотдача в водной среде. Процессы теплоотдачи зависят от физических свойств окружающей среды. Наиболее сложно меняются процессы теплоотдачи, так же как и теплопродукции, в водной среде. Прохладная вода обладает наибольшей теплоемкостью. В воде исключается испарение. Одновременно вода оказывает физическое давление на покровы тела, происходит перераспределение массы тела. Температура воды оказывает раздражающее действие на рецепторы кожи и интерорецепторы.

Потоотделение. Наиболее существенным механизмом теплоотдачи является потоотделение. С 1 г пара организм теряет около 600 кал тепла. Потоотделение имеет существенное значение для поддержания оптимального уровня температуры тела в условиях повышенной температуры окружающей среды, особенно в жарких странах. Установлено, что не все люди в равной степени обладают способностью к усиленному потоотделению в условиях повышенной температуры.

№58Выделение — освобождение организма от конечных продуктов обмена, чуже­родных веществ и избытка питательных веществ (например, глюкозы, NaCl). Это последний этап совокупности про­цессов обмена веществ, конечными продуктами которого являются Н₂О, СО₂ и NH₃. Аммиак образуется только при окислении белков и выделяется, в основном, в виде мочевины после со­ответствующих превращений в печени. Вода и СО₂ образуются при окислении углеводов, белков и жиров и выделяются из организма в свободном виде. Лишь небольшая часть СО₂ выделяется поч­ками в виде карбонатов.

Органы системы выделения Почки выделяют практически все азотсодержащие вещества, больше по­ловины воды, минеральные соли, избы­ток питательных веществ, чужеродные вещества (например, продукты распада микроорганизмов, лекарственные веще­ства).

Легкие удаляют практически весь образующийся в организме СО₂; они вы­деляют также воду, некоторые летучие вещества, попавшие в организм (вы-

хлопные газы автотранспорта и выбросы промышленных предприятий, алкоголь, мочевину, продукты деградации сурфак-танта).

Почки и легкие являются главными органами, выполняющим и выделитель­ную функцию.

Роль других органов в вы­делительной функции

Железы пищеварительного тракта могут выделять соли тяжелых металлов, чужеродные органические соединения, небольшое количество мочевины и мо­чевой кислоты, лекарственные вещества (морфий, хинин, салицилаты). Экскре­торная функция слюнных желез и всей пищеварительной системы возрастает при заболеваниях почек. При этом за­метно увеличивается выведение продук­тов обмена белков.

С помощью печени через ЖКТ удаля­ются из крови гормоны и продукты их превращений, конечные продукты об­мена холестерина — желчные кислоты, продукты обмена гемоглобина.

Потовые железы выделяют соли на­трия, калия, кальция, мочевину (5—10 % всей выводимой организмом мочеви­ны), креатинин, мочевую кислоту. При высокой температуре потоотделение и потеря NaCl значительно возрастают, однако при этом увеличивается вы­работка альдостерона, уменьшающего выделение натрия с мочой. Через кожу выделяется небольшое количество СО₂ (около 2 %). Сальные железы выделяют продукты обмена половых гормонов, кортикостероидов, витаминов, фермен­тов. Потовые железы наиболее плотно расположены в подмышечных впади­нах, на ладонях, подошвах.

Вклад различных органов в выделение воды. Около 1,5 л воды выводится с мо­чой; 0,4 л — через легкие (до 1 л при усиленном дыхании); 0,5—1,0 л воды удаляется в виде паров с поверхности кожи (в жаркие дни —до 10 л/сут); 100— 150 мл — с калом (всего около 2,5 л/сут). При питье поступает 50 % этой воды, 50 % — с твердой пищей. Эта вода, в основном, является свободной или свя­занной; часть ее (около 0,3 л) является конституционной водой и освобождает­ся в конечном итоге только в процессе метаболизма.

№59 Строение нефрона. В каждой почке человека содержится около 1 млн функциональных единиц — нефронов, в которых происходит образование мочи (рис. 11.1). Каждый нефрон начинается почечным, или мальпигиевым, тельцем — двустенной капсулой клубочка (капсула Шумлянского — Боумена), внутри которой находится клубочек капилляров. Внутренняя поверхность капсулы выстлана эпителиальными клетками; образующаяся полость между висцеральным и париетальным листками капсулы переходит в просвет проксимального извитого канальца. Особенностью клеток этого канальца является наличие щеточной каемки — большого количества микроворсинок, обращенных в просвет канальца. Следующий отдел нефрона — тонкая нисходящая часть петли нефрона (петля Генле). Ее стенка образована низкими плоскими эпителиальными клетками. Нисходящая часть петли может опускаться глубоко в мозговое вещество, где каналец изгибается на 180°, и поворачивает в сторону коркового вещества

почки, образуя восходящую часть петли нефрона. Она может включать тонкую и всегда имеет толстую восходящую часть, которая поднимается до уровня клубочка своего же нефрона, где начинается дистальный извитой каналец. Этот отдел канальца обязательно прикасается к клубочку между приносящей и выносящей артериолами в области плотного пятна Клетки толстого восходящего отдела петли Генле и дистального извитого канальца лишены щеточной каемки, в них много митохондрий и увеличена поверхность базальной плазматической мембраны за счет

складчатости. Конечный отдел нефрона — короткий связующий каналец, впадает в собирательную трубку. Начинаясь в корковом веществе почки, собирательные трубки проходят через мозговое вещество и открываются в полость почечной лоханки. Диаметр капсулы клубочка около 0,2 мм, общая длина канальцев одного нефрона у человека достигает 35—50 мм.

Исходя из особенностей структуры и функции почечных канальцев, различают следующие сегменты нефрона: 1) проксимальный, в состав которого входят извитая и прямая части проксимального канальца; 2) тонкий отдел петли нефрона, включающий нисходящую и тонкую восходящую части петли; 3) дистальный сегмент, образованный толстым восходящим отделом петли нефрона, дистальным извитым канальцем и связующим отделом. Канальцы нефрона соединены с собирательными трубками, которые в сформировавшейся почке функционально близки дистальному сегменту нефрона.

В почке функционирует несколько типов нефронов: суперфициальные (поверхностные), интракортикалъные и юкстамедуллярные. Различие между ними заключается в локализации в почке, величине клубочков (юкстамедуллярные крупнее суперфициальных), глубине расположения клубочков и проксимальных канальцев в корковом веществе почки (клубочки

юкстамедуллярных нефронов лежат у границы коркового и мозгового вещества) и в длине отдельных участков нефрона, особенно петель нефрона. Суперфициальные нефроны имеют короткие петли Генле; юкстамедуллярные, напротив, длинные, спускающиеся во внутреннее мозговое веществопочки

Ультрафильтрация воды и низкомолекулярных компонентов из плазмы крови происходит через клубочковый фильтр. Этот фильтрационный барьер почти непроницаем для высокомолекулярных веществ. Процесс ультрафильтрации обусловлен разностью между гидростатическим давлением крови, гидростатическим давлением в капсуле клубочка и онкотическим давлением белков плазмы крови. Общая поверхность капилляров клубочка больше общей поверхности тела человека и достигает 1,5 м2 на 100 г массы почки.Фильтрующая мембрана (фильтрационный барьер), через которую проходит жидкость из просвета капилляра в полость капсулы клубочка, состоит из трех слоев: эндотелиальных клеток капилляров, базальной мембраны и эпителиальных клеток висцерального (внутреннего) листка капсулы —подоцитов. Клетки эндотелия, кроме области ядра, очень истончены, толщина цитоплазмы боковых частей клетки менее 50 нм; в цитоплазме имеются круглые или овальные отверстия (поры) размером 50—100 нм, которые занимают до 30 % поверхности клетки. При нормальном кровотоке наиболее крупные белковые молекулы образуют барьерный слой на поверхности пор эндотелия и затрудняют движение через них альбуминов, ограничивая тем самым прохождение форменных элементов крови и белков через эндотелий. Другие компоненты плазмы крови и вода могут свободно проходить через эндотелий и достигать базальной мембраны.Базальная мембрана — важнейшая составная часть фильтрующей мембраны клубочка. У человека толщина базальной мембраны 250—400 нм. Эта мембрана состоит из трех слоев — центрального и двух периферических. Поры в базальной мембране препятствуют прохождению молекул диаметром больше 6 нм. Наконец, важную роль в качестве барьера для фильтруемых веществ играют щелевые мембраны между «ножками» подоцитов. Эти эпителиальные клетки обращены в просвет капсулы почечного клубочка и имеют отростки — «ножки», которыми прикрепляются к базальной мембране. Базальная мембрана и щелевые мембраны между этими «ножками» ограничивают фильтрацию веществ, диаметр молекул которых больше 6,4 нм (т.е. не проходят вещества, радиус молекулы которых превышает 3,2 нм).

Поэтому в просвет нефрона свободно проникает инулин (радиус молекулы 1,48 нм, мол. м. около 5200), может фильтроваться лишь 22 % яичного альбумина (радиус мол. 2,85 нм, мол. м. 43 500), 3 % гемоглобина (радиус мол. 3,25 нм, мол. м. 68 000) и меньше 1 % сывороточного альбумина (ра¬

диус мол. 3,55 нм, мол. м. 69 000).Прохождению белков через клубочковый фильтр препятствуют отрицательно заряженные молекулы — полианионы, входящие в состав вещества базальной мембраны, и сиалогликопротеиды в выстилке, лежащей на поверхности подоцитов и между их «ножками». Ограничение для фильтрации белков, имеющих отрицательный заряд, обусловлено размером пор клубочкового фильтра и их электронегативностью. Таким образом, состав

клубочкового фильтрата зависит от свойств эпителиального барьера и базальной мембраны. Естественно, размер и свойства пор фильтрационного барьера вариабельны, поэтому в обычных условиях в ультрафильтрате обнаруживают лишь следы белковых фракций, характерных для плазмы крови. Прохождение достаточно крупных молекул через поры зависит не только от их размера, но и конфигурации молекулы, ее заряда и пространственного соответствия форме поры.

Величина клубочковой фильтрации зависит от разности между гидростатическим давлением крови (около 70 мм рт. ст. в капиллярах клубочка), онкотическим давлением белков плазмы крови (около 30 мм рт. ст.) и гидростатическим давлением в капсуле клубочка (около 20 мм рт. ст.). Эффективное фильтрационное давление, т.е. давление, которое определяет клубочковую фильтрацию, составляет примерно 20 мм рт. ст. [70 мм рт. ст. —(30 мм рт. ст. + 20 мм рт. ст.) = 20 мм рт. ст.]. Фильтрация происходит только в том случае, если давление крови в капиллярах клубочков превышает сумму онкотического давления белков в плазме и величину давления жид¬

кости в капсуле клубочка.Ультрафильтрат практически не содержит белков; он подобен плазме

по общей концентрации осмотически активных веществ, глюкозы, мочевины, мочевой кислоты, креатинина и др. Небольшое различие концентрации ряда ионов по обеим сторонам клубочковой мембраны обусловлено равновесием Доннана — наличием в плазме крови анионов, не диффундирующих через мембрану и удерживающих часть катионов. Следовательно,

для расчета количества фильтруемых веществ в клубочках необходимо учитывать, какая их часть может проходить из плазмы крови в просвет нефрона через гломерулярный фильтр. Для внесения поправки на связывание некоторых ионов белками плазмы крови вводится понятие об ультрафильтруемой фракции (f) — той части вещества в плазме от общего его количества в плазме крови, которая не связана с белком и свободно проходит через клубочковый фильтр. Ультрафильтруемая фракция для кальция составляет 60 %, магния — 75 %. Эти величины свидетельствуют о том, что около 40 % кальция и 25 % магния плазмы связаны с белком и не фильтруются в клубочках. Однако в профильтровавшейся жидкости кальций (и магний) также представлен двумя фракциями: одна из них — ионизированный кальций (магний), другая —

кальций (магний), связанный с низкомолекулярными соединениями, проходящими через клубочковый фильтр.В ультрафильтрате обнаруживают следы белка. Различие размера пор в

клубочках даже у здорового человека обусловливает проникновение небольшого количества обычно измененных белков; из нормальной мочи удалось выделить в следовых количествах белковые фракции, характерные для плазмы крови.

№60Начальный этап мочеобразования, приводящий к фильтрации всех низкомолекулярных компонентов плазмы крови, неизбежно должен сочетаться с существованием в почке систем, реабсорбирующих все ценные для организма вещества. В обычных условиях в почке человека за сутки образуется до 180 л фильтрата, а выделяется 1,0—1,5 л мочи, остальная жидкость всасывается в канальцах. Роль клеток различных сегментов нефрона в реабсорбции неодинакова. Проведенные на животных опыты с извлечением микропипеткой жидкости из различных участков нефрона позволили выяснить особенности реабсорбции различных веществ в разных частях

почечных канальцев (рис. 11.3). В проксимальном сегменте нефрона практически полностью реабсорбируются аминокислоты, глюкоза, витамины, белки, микроэлементы, значительное количество ионов Na+ , Cl- , HCO3 В последующих отделах нефрона всасываются преимущественно электролиты и вода.

Реабсорбция натрия и хлора представляет собой наиболее значительный по объему и энергетическим тратам процесс. В проксимальном канальце в результате реабсорбции большинства профильтровавшихся веществ и воды объем первичной мочи уменьшается, и в начальный отдел петли нефрона поступает около 1/3 профильтровавшейся в клубочках жидкости.

Из всего количества натрия, поступившего в нефрон при фильтрации, в петле нефрона всасывается до 25 %, в дистальном извитом канальце — около 9 % и менее 1 % реабсорбируется в собирательных трубках или экскретируется с мочой. Реабсорбция в дистальном сегменте характеризуется тем, что клетки переносят меньшее, чем в проксимальном канальце, количество ионов, но против большего градиента концентрации. Этот сегмент нефрона и собирательные трубки играют важнейшую роль в регуляции объема выделяемой мочи и концентрации в ней осмотически активных веществ (осмотическая концентрация)1. В конечной моче концентрация натрия может снижаться до 1 ммоль/л по сравнению со 140 ммоль/л в плазме крови.

В дистальном канальце калий не только реабсорбируется, но и секретируется при его избытке в организме. В проксимальном отделе нефрона реабсорбция натрия, калия, хлора и других веществ происходит через высокопроницаемую для воды мембрану стенки канальца. Напротив; в толстом восходящем отделе петли нефрона, дистальных извитых канальцах и собирательных трубках реабсорбция ионов и воды происходит через малопроницаемую для воды стенку канальца; проницаемость мембраны для воды в отдельных участках нефрона и собирательных трубках может регулироваться, а величина проницаемости изменяется в зависимости от функционального состояния организма (факультативная реабсорбция). Под влиянием импульсов, поступающих по эфферентным нервам, и при действии биологически активных веществ реабсорбция натрия и хлора регулируется в проксимальном отделе нефрона. Это особенно отчетливо проявляется в случае увеличения объема крови и внеклеточной жидкости, когда уменьшение реабсорбции в проксимальном канальце способствует усилению экскреции ионов и воды и тем самым — восстановлению водносолевого равновесия. В проксимальном канальце всегда сохраняется изоос-

мия. Стенка канальца проницаема для воды, и объем реабсорбируемой воды определяется количеством реабсорбируемых осмотически активных веществ, за которыми вода движется по осмотическому градиенту. В конечных частях дистального сегмента нефрона и собирательных трубках проницаемость стенки канальца для воды регулируется вазопрессином. Факультативная реабсорбция воды зависит от осмотической проницаемости канальцевой стенки, величины осмотического градиента и скорости движения жидкости по канальцу. Для характеристики всасывания различных веществ в почечных канальцах существенное значение имеет представление о пороге выведения. Непороговые вещества выделяются при любой их концентрации в плазме крови (и соответственно в ультрафильтрате). Такими веществами являются инулин, маннитол. Порог выведения практически всех физиологически важных, ценных для организма веществ различен. Так, выделение глюкозы с мочой (глюкозурия) наступает тогда, когда ее концентрация в клубочковом фильтрате (и в плазме крови) превышает 10 ммоль/л. Физиологический смысл этого явления будет раскрыт при описании механизма реабсорбции.

Механизмы канальцевой реабсорбции. Обратное всасывание различных веществ в канальцах обеспечивается активным и пассивным транспортом. Если вещество реабсорбируется против электрохимического и концентрационного градиентов, процесс называется активным транспортом. Различают два вида активного транспорта — первично-активный и вторично-активный. Первично-активным транспорт называется в том случае, когда происходит перенос вещества против электрохимического градиента за счет энергии клеточного метаболизма. Примером служит транспорт ионов Na+ , который происходит при участии фермента Na+-К+-АТФазы, использующей энергию АТФ. Вторично-активным называется перенос вещества против концентрационного градиента, но без затраты энергии клетки непосредственно на этот процесс; так реабсорбируются глюкоза, амино1 Концентрация осмотически активных веществ; син.: осмотическая концентрация, осмоляльная концентрация, осмоляльность. кислоты. Из просвета канальца эти органические вещества поступают в клетки проксимального канальца с помощью специального переносчика, который обязательно должен присоединить ион Na+ . Этот комплекс (переносчик + органическое вещество + Na+ ) способствует перемещению вещества через мембрану щеточной каемки и его поступлению внутрь клетки. Движущей силой переноса этих веществ через апикальную плазматическую мембрану служит меньшая по сравнению с просветом канальца концентрация натрия в цитоплазме клетки. Градиент концентрации натрия обусловлен непрестанным активным выведением натрия из клетки во внеклеточную жидкость с помощью Na+-К+-АТФазы, локализованной в латеральных и базальной мембранах клетки. Реабсорбция воды, хлора и некоторых других ионов, мочевины осуществляется с помощью пассивного транспорта — по электрохимическому, концентрационному или осмотическому градиенту. Примером пассивного транспорта является реабсорбция в дистальном извитом канальце хлора по электрохимическому градиенту, создаваемому активным транспортом натрия. По осмотическому градиенту транспортируется вода, причем скорость ее всасывания зависит от осмотической проницаемости стенки канальца и разности концентрации осмотически активных веществ по обеим сторонам его стенки. В содержимом проксимального канальца вследствие всасывания воды и растворенных в ней веществ растет концентрация мочевины, небольшое количество которой по концентрационному градиенту реабсорбируется в кровь. Достижения в области молекулярной биологии позволили установить строение молекул ионных и водных каналов (аквапорины), рецепторов, гормонов и тем самым проникнуть в сущность некоторых клеточных механизмов, обеспечивающих транспорт веществ через стенку канальца. Различны свойства клеток разных отделов нефрона, неодинаковы свойства цитоплазматической мембраны в одной и той же клетке. Апикальная мембрана клетки, обращенная в просвет канальца, имеет иные характеристики, чем ее базальная и боковые мембраны, омываемые межклеточной жидкостью и соприкасающиеся с кровеносным капилляром. Вследствие этого апикальная и базальная плазматические мембраны участвуют в транспорте веществ по-разному; специфично и действие биологически ак¬

тивных веществ на ту и другую мембраны. Клеточный механизм реабсорбции ионов рассмотрим на примере Na+ . B проксимальном канальце нефрона всасывание Na+ в кровь происходит в

результата ряда процессов, один из которых — активный транспорт Na+ из просвета канальца, другой — пассивная реабсорбция Na+ вслед за активно транспортируемыми в кровь как ионами гидрокарбоната, так и С1- . При введении одного микроэлектрода в просвет канальцев, а второго — в околоканальцевую жидкость было выявлено, что разность потенциалов между наружной и внутренней поверхностью стенки проксимального канальца оказалась очень небольшой — около 1,3 мВ; в области дистального канальца она может достигать 60 мВ (рис. 11.4). Просвет обоих канальцев электроотрицателен, а в крови (следовательно, и во внеклеточной жидкости) концентрация Na+ выше, чем в жидкости, находящейся в просвете этих канальцев, поэтому реабсорбция Na+ осуществляется активно против градиента электрохимического потенциала. При этом из просвета канальца Na+ входит в клетку по натриевому каналу или при участий переносчика. Внутренняя часть клетки заряжена отрицательно, и положительно заряженный Nа+ поступает в клетку по градиенту потенциала, движется в сторону базальной плазматической мембраны, через которую натриевым насосом выводится в межклеточную жидкость; градиент потенциала на этой мембране достигает 70—90 мВ. Имеются вещества, которые могут влиять на отдельные элементы системы реабсорбции Na+ . Так, натриевый канал в мембране клетки дистального канальца и собирательной трубки блокируется амилоридом и триамтереном, в результате чего Na+ не может войти в канал. В клетках имеется несколько типов ионных насосов. Один из них представляет собой Nа+-К+-АТФазу. Этот фермент находится в базальной и латеральных мембранах клетки и обеспечивает транспорт Na+ из клетки в кровь и поступление из крови в клетку К+ . Фермент угнетается сердечными гликозидами, например строфантином, уабаином. В реабсорбции гидрокарбоната важная роль принадлежит ферменту карбоангидразе, ингибитором которого является ацетазоламид — он прекращает реабсорбцию гидрокарбоната,

который экскретируется с мочой.

Фильтуемая глюкоза практически полностью реабсорбируется клетками проксимального канальца, и в норме за сутки с мочой вделяется незначительное (не более 130 мг) ее количество. Процесс обратного всасывания глюкозы осуществляется против высокого концентрационного градиента и является вторично-активным. В апикальной (люминальная) мембране клетки глюкоза соединяется с переносчиком, который должен присоединить также Na+ , после чего комплекс транспортируется через апикальную мембрану, т.е. в цитоплазму поступают глюкоза и Na+ . Апикальная мембрана отличается высокой селективностью и односторонней проницаемостью и не

пропускает ни глюкозу, ни Na+ обратно из клетки в просвет канальца. Эти вещества движутся к основанию клетки по градиенту концентрации. Перенос глюкозы из клетки в кровь через базальную плазматическую мембрану носит характер облегченной диффузии, a Na+ , как уже отмечалось выше, удаляется натриевым насосом, находящимся в этой мембране. Аминокислоты почти полностью реабсорбируются клетками проксимального канальца. Имеется не менее 4 систем транспорта аминокислот из просвета канальца в кровь, осуществляющих реабсорбцию нейтральных, двуосновных, дикарбоксильных аминокислот. Каждая из этих систем обеспечивает всасывание ряда аминокислот одной группы. Так, система реабсорбции двуосновных аминокислот участвует во всасывании лизина, аргинина, орнитина и, возможно, цистина. При введении в кровь избытка одной из этих аминокислот начинается усиленная экскреция почкой аминокислот

только данной группы. Системы транспорта отдельных групп аминокислот контролируются раздельными генетическими механизмами. Описаны на следственные заболевания, одним из проявлений которых служит увеличенная экскреция определенных групп аминокислот (аминоацидурия). Выделение с мочой слабых кислот и оснований зависит от их клубочковой фильтрации, процесса реабсорбции или секреции. Процесс выведения этих веществ во многом определяется «неионной диффузией», влияние которой особенно сказывается в дистальных канальцах и собирательных трубках. Слабые кислоты и основания могут существовать в зависимости от рН среды в двух формах — неионизированной и ионизированной. Клеточные мембраны более проницаемы для неионизированных веществ. Многие слабые кислоты с большей скоростью экскретируются с щелочной мочой, а слабые основания, напротив, — с кислой. Степень ионизации оснований увеличивается в кислой среде, но уменьшается в основной. В

неионизированном состоянии эти вещества через липиды мембран проникают в клетки, а затем в плазму крови, т.е. они реабсорбируются. Если значение рН канальцевой жидкости сдвинуто в кислую сторону, то основания ионизируются, плохо всасываются и экскретируются с мочой. Никотин — слабое основание, при рН 8,1 ионизируется 50 %, в 3—4 раза быстрее экскретируется с кислой (рН около 5), чем с основной (рН 7,8) мочой. Процесс «неионной диффузии» влияет на выделение почками слабых оснований и кислот, барбитуратов и других лекарственных веществ.

Небольшое количество профильтровавшегося в клубочках белка реабсорбируется клетками проксимальных канальцев. Выделение белков с мочой в норме составляет не более 20—75 мг/сут, а при заболеваниях почек оно может возрастать до 50 г/сут. Увеличение выделения белков с мочой (протеинурия) может быть обусловлено нарушением их реабсорбции либо

увеличением фильтрации. В отличие от реабсорбции электролитов, глюкозы и аминокислот, которые, проникнув через апикальную мембрану, в неизмененном виде достигают базальной плазматической мембраны и транспортируются в кровь,реабсорбция белка обеспечивается принципиально иным механизмом. Белок попадает в клетку с помощью пиноцитоза. Молекулы профильтровавшегося белка адсорбируются на поверхности апикальной мембраны клетки, при этом мембрана участвует в образовании пиноцитозной вакуоли. Эта вакуоль движется в сторону базальной части клетки. В околоядерной области, где локализован пластинчатый комплекс (аппарат Гольджи), вакуоли могут сливаться с лизосомами, обладающими высокой активностью

ряда ферментов. В лизосомах захваченные белки расщепляются и образовавшиеся аминокислоты, дипептиды удаляются в кровь через базальную плазматическую мембрану. Однако не все белки подвергаются гидролизу в процессе транспорта и часть их переносится в кровь в неизмененном виде.

Канальцевой секрецией называют активный транспорт в мочу веществ, содержащихся в крови или образуемых в самих клетках канальцевого эпителия, например аммиака. Секреция осуществляется, как правило, против концентрационного или электрохимического градиента с затратами энергии. Путем канальцевой секреции из крови выделяются как ионы К+, Н+, органические кислоты и основания эндогенного происхождения, так и поступившие в организм чужеродные вещества, в том числе органического происхождения. Для ряда чужеродных организму веществ органической природы (антибиотиков, красителей и рентгеноконтрастных препаратов) скорость и интенсивность выделения из крови путем канальцевой секреции значительно превышает их выведение путем клубочковой фильтрации. Таким образом канальцевая секреция является одним из механизмов обеспечения гомеостазиса в организме. Способностью к секреции обладают клетки эпителия проксимального и дистальных отделов канальцев. При этом клетки проксимальных канальцев секретируют органические соединения с помощью специальных переносчиков: один из которых обеспечивает секрецию органических кислот (парааминогиппуровой кислоты, диодраста, фенолрота, пенициллина и др.), а другой — секрецию органических оснований (гуанидина, пиперидина, тиамина, холина, серотонина, хинина, морфина и т. п.). Молекулы переносчиков, расположенные в базолатеральной мембране эпителиальных клеток канальцев, обеспечивают поступление органических веществ из околоканальцевой жидкости и крови в цитоплазму клеток. Перемещаясь внутри клеток к апикальной мембране, секретируемые вещества затем проходят через нее в просвет канальца с помощью облегченной диффузии. В базальной мембране клеток имеются переносчики — котранспортеры, использующие энергию движения натрия по градиенту концентрации. Секреция водородных ионов происходит в проксимальных канальцах в большей мере, чем в дистальных. Однако дистальная секреция водородных ионов играет основную роль в регуляции кислотно-основного состояния внутренней среды. Секреция ионов калия происходит в дистальных канальцах и собирательных трубочках. Поскольку почти весь профильтровавшийся калий ре-абсорбируется в канальцах до дистальной извитой их части, то выделяемый с мочой калий является результатом его секреции в дистальных извитых канальцах и собирательных трубочках. Регуляция выделения ионов калия осуществляется альдостероном, усиливающим секрецию К+ и подавляющим его реабсорбцию. Секреция аммиака, образующегося в самих клетках эпителия, происходит в проксимальном и в дистальном отделах. Регуляция канальцевой секреции осуществляется с помощью гормонов и симпатической нервной системы. Эффекты нервной регуляции реализуются за счет изменений кровотока в постгломерулярных капиллярах почки, т. е. транспорта веществ кровью к секретирующим клеткам, и влияния на энергетический обмен в клетках эпителия канальцев. Гормонами, усиливающими проксимальную канальцевую секрецию органических веществ за счет метаболических эффектов, являются соматотропин аденогипофиза, йодсодержащие гормоны щитовидной железы и андрогены. Процесс секреции некоторых веществ в проксимальных канальцах идет настолько интенсивно, что за одно прохождение крови через корковое вещество почек из нее удаляются полностью путем секреции такие вещества, как, например, парааминогиппуровая кислота или рентгеноконтрастные препараты. Следовательно, определяя клиренс этих веществ, можно рассчитать объем плазмы крови, проходящей в единицу времени через кору почек, или величину эффективного (т. е. участвующего в мочеобразовании) почечного плазмотока.

Дополнительно: Канальцевая реабсорбция - процесс обратного всасывания воды и ряда растворенных в ней веществ. Из 170 литров образующейся первичной мочи выводится в виде конечной мочи лишь 1-1,5 литра в сутки. Остальная жидкость и значительное количество растворенных в ней веществ всасывается в канальцах и поступает в кровь. Такой объем реабсорбции обусловлен большой суммарной поверхностью канальцев. Достаточно сказать, что только длина почечных канальцев достигает 100 километров, а площадь - 50 м2. Ребсорсорбция веществ, растворенных в крови, находится в зависимости от их концентрации в крови.

Вещества делятся на

1) беспороговые /непороговые/, они выделяют с мочой при любой /низкой,высокой/ их концентрации в крови, к ним относятся мочевина, креатинин, инулин, маннитол и др. и

2) пороговые/ все жизненно важные для организма вещества, выделение которых с мочой начинается лишь при достижении некоторого порога/уровня/ их концентрации в крови. Так, если концентрация глюкозы в крови не превышает 150-180 мг%, то она полностью реабсорбируется. Если же превышает эти величины, то часть глюкозы поступает в мочу.

Избирательность реабсорбции.

1.Многие вещества в норме реабсорбируются полностью. Это биологически ценные, жизненно важные вещества : витамины, аминокислоты, низкомолекулярные белки.

2.Реабсорбируется большая часть многих веществ. Это натрий, калий, кальций, хлор и др.

3.Конечные продукты обмена веществ (мочевина, мочевая кислота, аммиак) реабсорбируются в значительно меньшей степени/выводится 50-70%/. 4.Некоторые вещества (сульфаты, креатинин) полностью выводятся из организма.

Реабсорбция подразделяется на облигатную /обязательную/ и факультативную/ не обязательную, зависящую от функционального состояния (проницаемости стенки канальцев, скорости движения жидкости по канальцам, величине осмотического градиента).

Канальцевая реабсорбция обеспечивается:

1.активным транспортом,2. пассивным транспортом.

Активный транспорт - это транспорт против градиента: электрохимического, концентрационного или осмотического. Активный процесс всегда идет в одном направлении и характеризуется высокой специфичностью в отношении того или иного вещества.

Виды активного транспорта: а) первично-активный - это перенос вещества против злектрохимического градиента, за счет энергии клеточного метаболизма (реабсорбция натрия и калия происходит при участии фермента - Na+, K+ - АТФ-азы, использующей знергию АТФ), б) вторично-активный - это перенос вещества против концентрационного градиента, но без затраты энергии клеток непосредственно на этот процесс (реабсорбция глюкозы, аминокислот).

Эти органические вещества из просвета канальца входят в эпителиальную клетку проксимального канальца с помощью специального переносчика, который обязательно должен присоединить Nа+. Комплекс - белок-переносчик + органическое вещество + Nа+ перемещается через мембрану щеточной каймы и уже внутри клетки диссоциирует.

Пассивный перенос осуществляется по принципу облегченной диффузии (реабсорбция Н2О, СО2, хлориды). Пассивный транспорт может осуществляться по электрохимическому градиенту (Н2О) и по концентрационному градиенту (мочевина).

В проксимальном канальце происходит облигатная реабсорбция, реабсорбируются 65-85 % объема первичной мочи (Н2О), а так же 98% аминокислот, 77% мочевой кислоты, 100% глюкозы, 60% мочевины, 95% витаминов, 85% Nа+, 99% Cl-, 100% К+, 95% РО4, 80% НСО3-

Реабсорбция веществ из проксимальных канальцев в кровоток происходит за счет первичной реабсорбции натрия, которая осуществляется за счет активного транспорта /первично-активный транспорт/,против градиента концентрации. Перенос натрия в области апикальной мембраны частично сопряжен с транспортом глюкозы и с транспортом аминокислот /симпорт/, так же частично связан с обратным транспортом Н+/антипорт/, вторично-активный транспорт. За счет возникающего осмотического градиента происходит пассивная реабсорбция воды, это вызывает концентрированию некоторых веществ в первичной моче, что позволяет им частично реабсорбироваться по градиенту концентрации. Реабсорбция белков в этом отделе нефрона осуществляется путем пиноцитоза. Первичная моча в конечной части проксимальных канальцах изоосмолярна.

Петля Генле /нисходящая и восходящая части петли/. Ход их расположен параллельно друг другу, а ток жидкости противоположен, формирует противоточно - множительную систему (поворотно-противоточная система). В ней реабсорбируется 10- 25% объема первичной мочи, в основном электролиты.

Только почки теплокровных способны образовывать мочу, имеющую большую концентрацию осмотически активных веществ, чем таковая в крови /осмотическое концетрирование/, почки у всех других животных способны только к осматическому разведению, человек сохранил и эту способность, но чаще- концентрирование.

Концентрационная способность нефрона обеспечивается противоточно-множительной системой. Нисходящая часть петли Генли непроницаема для Na+ и хорошо проницаема для Н2О, в восходящей части петли Генли активно реабсорбируется Na+, но она непроницаема для воды. Реабсорбция натрия создает гиперосмотичность в интерстиции, что способствует выходу дополнительных порций воды из канальцев, что способствует быстрому уменьшению жидкости в канальцах, осмотическому концентрированию мочи. Параллельно умножается эффект реабсорбции воды/Н2О/

В дистальных канальцах происходит факультативная реабсорбция, реабсорбируется 99% общего объема первичной мочи. Оставшийся 1% - вторичная моча.

Канальцевая секреция имеет большое значение в выделении из организма продуктов обмена и чужеродных веществ.

Секреция позволяет быстро выводить с мочой органические кислоты, пенициллин, органические основания/холин/, ионы /К+, при избытке/. Транспорт в большинстве случаев осуществляется за счет переносчиков, которые обладают высоким сродством к переносимым веществам. Скорость экскреции того или иного вещества изменяется пропорционально его концентрации в плазме крови, при этом скорости экскреции различных веществ существенно различаются.

Сочетание различных процессов при проведении различных веществ Разные вещества выводятся по-разному: инулин - только фильтрацией, глюкоза - фильтрацией + реабсорбция, парааминогиппуровая кислота - фильтрацией + секреция, К+ - фильтрацией + реабсорбция + секреция.

Физиологические показатели деятельности почек:

Клубочковая фильтрация - в норме клубочковая фильтрация составляет 100-130 мл/мин - по клиренсу креатинина. При снижении этого показателя ниже 70,0 -развивается почечная недостаточность.

Почечный плазмоток - указывает количество плазмы, которая орошает проксимальные извитые канальцы. - В норме = 650-720 мл/мин при общем почечном кровотоке 1100-1200 мл/мин .

Фильтрационная фракция - характеризует ту часть протекающей через клубочки плазмы, которая подвергается в них процессу ультрафильтрации. В норме = 16-19%.

Величина максимальной канальцевой реабсорбции глюкозы - в норме = 350 – 370 мг/мин - и реабсорбция воды - (В норме = 99%) - служит показателем процесса канальцевой реабсорбции.

Максимальной канальцевой секреции кардиотраста или диотраста - в норме = 90-98 мг/мин - характеризуют функциональную секреторную способность канальцев.

КОНЕЧНУЮ МОЧУ В ЛЕКЦИИ ПО БХ

№61 Механизмы регуляции мочеобразования обычны, однако главным является гор­мональный.

Регуляция фильтрации

Роль системного АД неве­лика, так как его колебания в пределах 80—180 мм рт. ст. практически не сопро­вождаются изменением капиллярного давления, а значит, и ФД (п. 11.8.)-

Роль адреналина. Низкие концентрации адреналина увеличива-

ют фильтрацию и диурез, а высокие его концентрации уменьшают фильтрацию и снижают мочеобразование вплоть до анурии. Большинство авторов объясня­ют это тем, что низкие концентрации адреналина активируют ос-рецепторы выносящей артериолы, что ведет к ее сужению и повышению ФД, а также, естественно, и к увеличению образова­ния первичной мочи; высокие концен­трации адреналина активируют а-адре-норецепторы приносящей артериолы, что ведет к ее сужению и уменьшению кровотока через почку.

С нашей точки зрения, наиболее ве­роятной причиной разнонаправленного влияния различных доз адреналина на сосуды почек является неодинаковая чувствительность а- и Р-адренорецепто-ров к адреналину (см. п. 11.8) — низкие дозы адреналина расширяют сосуды, высокие — суживают их во всех орга­нах.

Возбуждение симпатиче­ской нервной системы умень­шает фильтрацию вследствие спазма со­судов почечных клубочков, в результате активации их а-адренорецепторов.

Роль блуждающего нерва изучена недостаточно.

Н атр и йу р ети ч еС ки й гор­мон увеличивает фильтра­цию, так как он расширяет сосуды, по­вышает кровоток в почках и увеличивает проницаемость сосудов.

Регуляция каналъцевой секреции. Уси­ливают секрецию органических веществ в проксимальных канальцах соматотро-пин, йодсодержащие гормоны щитовид­ной железы и андрогены. Альдостерон, увеличивая реабсорбцию Na⁺, одновре­менно стимулирует процесс секреции в канальцах нефрона ионов К⁺ и Н⁺. Уве­личивают секрецию К⁺ и выведение его из организма плазмакинины. Усиление импульсации в парасимпатических не­рвах ведет к увеличению секреции ор­ганических кислот. Роль симпатической нервной системы не очень ясна.

Регуляция реабсорбции в канальцах

Нервная регуляция. Воз­буждение симпатических нервов ведет к увеличению реабсорбции Na⁺, глюкозы, фосфатов, а значит, и воды независимо от того, сопровождается это гемодина-мическими изменениями или нет. Сим­патический эффект реализуется с по­мощью бетта-адренорецепторов клеточных мембран канальцев и вторичного по­средника — цАМФ. Активация блуж­дающих нервов увеличивает реабсорбцию NaCl и глюкозы.

Влияние коры большого мозга на про­цесс мочеобразования осуществляется с помощью условных рефлексов, посред­ством которых диурез может быть усилен и заторможен, проявляется в результате эмоций, болевых воздействий. Ведущим фактором при этом является АДГ, а так­же возбуждение симпатической нервной системы. В частности, при сильных бо­лях мочеобразование тормозится вплоть до анурии.

Гормональная регуляция реабсорбции является главной, о чем свидетельствует тот факт, что де-нервированная или пересаженная (на шею) почка в эксперименте продолжает нормально выделять мочу и адекватно реагировать на эмоциональное напря­жение, водные и солевые нагрузки.

Роль АДГ. Он увеличивает проница­емость конечных отделов дистальных извитых канальцев (половина их общей длины) и собирательных трубок. Про­ницаемость эпителия этих отделов не-фрона значительно ниже, чем прокси­мального извитого канальца. Поэтому электролиты здесь могут транспортиро­ваться только первично-активно, а ко-

личество реабсорбируемой воды опреде­ляется состоянием проницаемости этого отдела нефрона.

При уменьшении количества воды в организме АДГ вырабатывается в боль­шем количестве, воды с мочой выво­дится меньше, поскольку увеличивает­ся проницаемость дистальных извитых канальцев и собирательных трубок для воды и мочевины, возрастает реабсорб-ция воды — переход ее в интерстиций мозгового вещества почки, где высо­кое осмотическое давление (п. 15.2). Механизм действия АДГ на клеточном уровне, в основном, реализуется с по­мощью G-белка за счет активации аде-нилатциклазы и образования цАМФ. Это обеспечивает встраивание в кле­точную мембрану белков-каналов, вы­сокопроницаемых для воды, — аква-порионов.

Действие альдостерона на процессы выделения в почках проявляется через 30—60 мин после однократного его вве­дения. Под действием этого гормона в клетках канальцевого эпителия уве­личивается реабсорбция Na⁺, а вместе с ним — С1~ и воды, но реабсорбция воды в данном случае также может не изменять осмотическое давление ни в конечной моче, ни в интерстиций моз­гового слоя почки, поскольку вода идет за NaCl обычно в пропорциональных количествах. Альдостерон увеличива­ет секрецию К⁺ и Н⁺ в мочу. Механизм действия альдостерона реализуется через 1) стимуляцию синтеза Na/K-АТФазы-на-соса, локализованного в базолатераль-ной части клеточной мембраны во всех отделах нефрона; 2) увеличение прони­цательности апикальной мембраны (об­разование каналов или их активация) в главных (светлых) клетках дистального отдела нефрона, что облегчает вход Na⁺ из просвета канальца в клетку. Натрийуретический гормон (атрио-пептид), вырабатываемый в предсерди­ях (больше в правом) и частично в желу­дочках, увеличивает выведение почками Na⁺ и С1", а значит, и воды. Он увеличи­вает также фильтрацию в почечных клу­бочках с помощью расширения сосудов почек (как и всего организма) — это самый сильный диуретик.

Адреналин, окситоцин также увели­чивают реабсорбцию Na⁺.

№62 Выведение мочи

Наполнение мочевого пу­зыря. В процессе мочеобразования моча продвигается по всем отделам не-фрона благодаря деятельности сердца, создающего фильтрационное давление около 15 мм рт. ст., под действием кото­рого моча начинает двигаться в капсу­ле Шумлянского—Боумена. Градиент давления в системе «капсула — почеч­ная чашечка» составляет 15—0 мм рт. ст. Моча из собирательных трубок по выво­дным протокам поступает в чашечки, а из них — в лоханку, которая обладает ав-томатией — периодически сокращается и расслабляется. Заполнение лоханки во время ее расслабления (диастола) длит-

ся 4 с, а опорожнение лоханки вслед­ствие сокращения гладкой мускулатуры (систола) — 3 с, при этом порция мочи выдавливается в мочеточник. Моча по мочеточнику движется вследствие на­личия градиента давления, создаваемого систолой лоханки, и распространения по мочеточнику перистальтической волны, которая возникает за счет автоматии гладкой мышцы мочеточника 1-5 раз в 1 мин. При этом сокращение вышеле­жащего участка сопровождается рассла­блением нижележащего на всем протя­жении мочевыводящих путей.

Парасимпатическая ин­нервация верхней части мочеточ­ников осуществляется из блуждающего нерва, нижней части — из тазового не­рва; возбуждение парасимпатических волокон ведет к усилению сокращений стенок мочеточников.

Симпатическая иннерва­ция мочеточников осуществляется из почечного, мочеточникового и нижнего подчревного сплетений, ее активация ведет к расслаблению мочеточников. Мочеточники входят в мочевой пузырь в косом направлении, благодаря чему образуется клапанный аппарат, который препятствует обратному выходу мочи в мочеточники при наполненном мочевом пузыре во время мочеиспускания, когда сокращается мускулатура мочевого пу­зыря и в нем повышается давление мочи.

Позыв к мочеиспуска­нию возникает при объеме мочи 150-200 мл. Если наполнение мочевого пузыря идет быстро, позывы к мочеи­спусканию возникают чаще, так как бы­строе растягивание гладких мышц вы­зывает более эффективное раздражение рецепторов растяжения.

Афферентные нервные волокна от мочевого пузыря идут в составе симпа­тических нервов и поступают в спинной мозг через задние корешки нижних грудных и верхних поясничных сегмен­тов, частично — в составе парасимпати­ческих нервов — в крестцовые сегменты (S₂—S₄). Из спинного мозга афферент­ные импульсы от мочевого пузыря по­ступают в ствол мозга, гипоталамус, лобные доли коры большого мозга, что обеспечивает возникновение ощущений позыва к мочеиспусканию.

Эфферентные импульсы, контролирующие наполнение и опо­рожнение мочевого пузыря, идут от пи­рамидных клеток к различным структу­рам головного мозга и к центрам моче­испускания в спинном мозге, далее от парасимпатического центра спинного мозга (крестцовые сегменты) — в соста­ве тазового нерва, а от симпатического центра (1-й и 2-й поясничные сегмен­ты) — в составе веточек нижнего под-чревного сплетения. Стимулирующее влияние на сокращение мочевого пузы­ря парасимпатические нервные волокна реализуют с помощью М-холинорецеп-торов гладкой мускулатуры мочевого пу­зыря. Симпатические влияния реализу­ются посредством а-адренорецепторов, локализующихся, в основном, в области шейки мочевого пузыря, и бетта-адреноре-цепторов, которые локализованы пре­имущественно в теле и на дне пузыря. Активация а-адренорецепторов обе­спечивает запирание мочевого пузыря, активация бетта-адренорецепторов ведет к расслаблению гладкой мускулатуры мо­чевого пузыря.

Таким образом, повышение актив­ности симпатической нервной системы создает условия для наполнения мочево­го пузыря, парасимпатической — для из­гнания мочи из мочевого пузыря.

Процесс мочеиспускания произвольный. Центр коркового контроля мочеиспускания находится

в первой сенсомоторной зоне на ме­диальной поверхности полушарий и в лимбической части коры мозга (в ор­битальной области). Этим центром акт мочеиспускания может стимулировать­ся и тормозиться, может включаться и прерываться произвольно. Механизм произвольной регуляции мочеиспуска­ния созревает в возрасте 1—2 лет, а в старости он может нарушаться.

Торможение симпатической нерв­ной системы сопровождается рассла­блением мускулатуры непроизвольного сфинктера (sphincter vesicae) — сфинк­тера мочевого пузыря, который образо­ван гладкой мускулатурой. Поступле­ние импульсов от корковых нейронов к мотонейронам крестцовых от­делов спинного мозга и торможение этих нейронов ведут к расслаблению произвольного сфинктера (sphincter ure-trae) — сфинктера мочеиспускательного канала, который образован поперечно­полосатой мускулатурой. У мужчин про­исходит также расслабление мышечной части предстательной железы, выпол­няющей функцию третьего сфинктера (непроизвольного). Активация парасим­патических нервов вызывает сокращение мускулатуры мочевого пузыря и изгнание мочи.

№63 Кожа. Выделительную функцию кожи обеспечивают потовые железы и в меньшей степени — сальные железы. В течение 1 сут у человека в нормальных условиях выделяется от 300 до 1000 мл пота. Его количество зависит от температуры окружающей среды, про­должительности и интенсивности работы. Так, в условиях тяжелых физических нагрузок потовые железы выделяют до 10 л пота. С ним из организма выводится в покое до '/₃ общего количества удаляе­мой воды, 5 —10 % всей мочевины. Кроме того, с потом удаляют­ся: мочевая кислота, ионы хлора, натрия, калия, кальция, другие органические вещества и микроэлементы. При недостаточности функции почек выделение этих веществ через кожу значительно возрастает: организм пытается в определенной степени компенси­ровать нарушения в работе мочевыделительной системы. Известно, что для людей, страдающих тяжелой формой хронической почечной недостаточности, характерен запах мочи, исходящий от поверхно­сти их кожи. Пот таких больных содержит большое количество мочевины, мочевой кислоты, ионов. Следует отметить, что актив­ное функционирование потовых желез лишь частично перекрыва­ет недостаточность в работе почек. В конечном счете происходит накопление продуктов метаболизма, их токсическое действие на организм увеличивается, что ведет к необратимым изменениям в функционировании всего организма.

Сальные железы не играют большой роли в процессах выделе­ния. Секрет этих желез (около 20 г/сут) на ²/₃ состоит из воды, а на V₃ — из холестерина, продуктов обмена половых гормонов и кор­тикостероидов.

Печень. Выделительная функция печени реализуется за счет сек­реции желчи (500—1000 мл/сут). С желчью из организма удаляются конечные продукты обмена гемоглобина (билирубин и его производ­ные), продукты обмена холестерина в виде желчных кислот. В ее составе из организма выделяются также соли тяжелых металлов, ионы кальция, фосфора, лекарственные препараты, токсические вещества и т.д. Следует отметить, что вода, желчные кислоты, ионы, содержащиеся в желчи, в основном подвергаются обратному всасы­ванию в кишечнике. Немаловажную роль в процессах выделения играют реакции превращения печенью токсичных веществ в неток­сичные, которые и подвергаются затем удалению из организма дру­гими органами.

Желудок и кишечник. Обеспечивают выведение в составе пище­варительных соков мочевины, мочевой кислоты, лекарственных и токсичных веществ (ртуть, йод, салицилаты, хинин и т.д.). Кроме того, они принимают участие в удалении солей тяжелых металлов, магния, кальция и др. С калом выводится примерно 100 мл воды в сутки. Строго говоря, кал — не продукт выделения, ими являются лишь его компоненты, выделившиеся с желчью, пищеварительными соками и не подвергшиеся обратному всасыванию в кровь.

Вещества, представляющие собой непереваренные остатки пищи, бактерии, составляют ту часть экскрементов, которая, не попадая во внутреннюю среду организма, по сути дела, транзитом проходит че­рез ЖКТ.

Легкие: Удаляют из внутренней среды организма летучие веще­ства: углекислый газ, пары воды, аммиак, ацетон, этанол и др. При употреблении алкоголя в выдыхаемом воздухе определяется присут­ствие спирта, его метаболитов. У больных, страдающих сахарным ди­абетом, при дыхании ощущается запах ацетона. Кроме того, через ды­хательные пути удаляются продукты обмена самой легочной ткани и из­мененного сурфактанта.

Через слизистую оболочку дыхательных путей испаряется вода (от 300 мл/сут в покое, до 1 л/сут при учащенном дыхании). При нару­шениях выделительной функции почек через слизистую оболочку бронхов и легкие увеличивается выделение мочевины. При ее разло­жении образуется аммиак, вызывающий характерный запах изо рта.

№64 Общие положения. Гормоны участвуют в регуляции всех функций развивающего­ся и зрелого организма, и особо важную роль они играют в регуляции обменных процессов (поддерживают гомеостазис организма в целом), определяют рост и развитие детей и подростков. Гормоны (греч. hormao — приводить в движение, возбуждать) — БАВ, вырабатываемые эндокринными железами либо отдель­ными клетками или группами клеток (например, в поджелудочной железе, ЖКТ). Эндокринными называют желе­зы, которые не имеют выводных про­токов и выделяют свой секрет (инкрет, гормон) путем экзоцитоза непосред­ственно в межклеточное пространство, откуда он попадает в кровь.

Гормоны вырабатываются также нерв­ными клетками (нейрокриния) — это нейрогормоны, например гормоны ги­поталамуса (либерины и статины), регу­лирующие функцию гипофиза (рис. 8.1). БАВ вырабатываются также неспециа­лизированными клетками — это тка­невые гормоны (гормоны местного действия, паракринные факторы, па-рагормоны — см. ниже). Действие БАВ

непосредственно на соседние клетки, минуя кровь, называют паракринным, а действие таких веществ преимуществен­но на рецепторы выделившей их клет­ки — аутокринным (например, действие выделенного из нервного окончания ме­диатора на само окончание).

Действие гормонов специфично, они не могут быть заменены другими БАВ. Например, недостаток йодированных гормонов щитовидной железы сопро­вождается недоразвитием ЦНС, и ни­какое другое БАВ не может заменить гормоны щитовидной железы. Гормоны обладают чрезвычайно большой биоло­гической активностью — их концентра­ция в крови измеряется пикограммами и микромолями.

Классификация гормонов

По месту действия гормоны делят на две группы: 1) эффекторные гор­моны, действующие на клетки-эффекто­ры (например, инсулин, регулирующий обмен веществ в организме, увеличивает синтез гликогена в клетках печени, уве­личивает транспорт глюкозы и других веществ через клеточную мембрану, по­вышает интенсивность синтеза белка); 2) тропные гормоны (тропины), действу­ющие на другие эндокринные железы и регулирующие их функции: например, АКТГ регулирует выработку гормонов корой надпочечников, а ТТГ — функ­цию щитовидной железы.

По химической природе гормоны делят на три группы: 1) белки и полипептиды (гормоны гипоталаму­са, гипофиза, поджелудочной железы); 2) производные аминокислот (гормоны щитовидной железы, эпифиза, катехо-ламины); 3) стероиды (кортикоиды, по­ловые гормоны).

По эффекту различают стиму­лирующие и тормозящие гормоны.

По механизму действия на к л е т к и-ми ш е н и гормоны под­разделяют на: действующие посредством мембранных рецепторов (липофобные гормоны) и действующие с помощью вну­триклеточных рецепторов (липофилъные гормоны). Липофильные гормоны — рас­творимые в жирах, но нерастворимые в воде (стероидные гормоны — кортико­иды и половые, а также гормоны щи­товидной железы) — все эти гормоны проникают через клеточные мембраны; липофобные гормоны — нерастворимые в жирах, но растворимые в воде (гормо­ны гипоталамуса, гипофиза, поджелу­дочной железы, катехоламины) — эти гормоны не проникают через клеточные мембраны.

Виды влияний гормонов. Гормоны ока-зывают два вида влияний на органы, ткани и системы организма: функцио­нальное (играют весьма важную роль в регуляции функций организма) и мор-фогенетическое — обеспечивают мор­фогенез (рост, физическое и половое развитие, созревание структур ЦНС).

Функциональное влияние гормонов: пусковое, модулирующее и пермиссивное.

Пусковое влияние — это способность гормона запускать деятельность эффек­тора (например, только в присутствии АДГ стенки дистального сегмента не-фрона проницаемы для воды).

Модулирующее влияние — изменение интенсивности деятельности органа. Например, стимуляция адреналином деятельности сердца, которая осущест­вляется и без адреналина. Модулиру­ющее влияние реализуется за счет из­менения интенсивности протекания биохимических процессов в органах и тканях (например, угнетение секреции желудочных желез под действием сома-тостатина). Модулирующим влиянием гормонов является также изменение чувствительности ткани к действию других гормонов. Например, фоллику­лин усиливает действие прогестерона на слизистую оболочку матки, тиреоидные гормоны усиливают эффекты катехола-минов.

Пермиссивное влияние — способ­ность одного гормона обеспечивать реализацию эффекта другого гормона. Например, инсулин необходим для про­явления действия соматотропного гор­мона (СТГ), пролактин свое действие

на молочную железу оказывает после предварительного влияния эстрогенов и прогестерона.

Морфогенетическое влия­ние гормонов (нарост,физическое и половое развитие) подробно изучает­ся другими дисциплинами (гистология, биохимия) и лишь частично — в курсе физиологии (см. п. 8.2-8.7). Оба вида влияний гормонов (морфогенетиче­ское и функциональное) реализуются с помощью метаболических процессов, запускаемых посредством клеточных ферментных систем, иногда — с по­мощью электрофизических (например, ускорение сердцебиений при действии адреналина).

Механизм действия различных гор­монов. Известны положения П. Эрлиха (1911, 1913): «Вещества не действуют, не будучи связанными» как «замок» и «ключ»; «роль замка выполняют кле­точные рецепторы, роль ключа — лиганд (гормон, медиатор, фармакологический препарат)». Для каждого гормона в клетках-мишенях имеется рецептор. Влияние любого гормона на клетку-ми­шень начинается с его взаимодействия с рецептором (рис. 8.2). Существует два основных варианта действия гормона на клетку.

1. Если клеточная мембрана непро­ницаема для гор мо на, то ре­цепторы расположены в самой мембране (для белково-полипептидных гормонов гипоталамуса, гипофиза, поджелудоч­ной железы, а также катехоламинов мозгового слоя надпочечников, которые растворимы в воде, но нерастворимы в липидах). Гормонрецепторный комплекс этих гормонов активирует внутрикле­точные процессы, ведущие к образова­нию вторых посредников, реализующих свое действие в основном через ядерный аппарат клетки. Основными из них яв ляются: 1) аденилилциклаза — цАМФ; 2) гуанилилциклаза — цГМФ; 3) фос-фолипаза С — ИФ₃ и ДАТ; 4) ионизиро­ванный кальций — кальмодулин (белок немышечных клеток и миоцитов глад­ких мышц) или тропонин С (в попереч­нополосатых мышечных клетках).

2. Если клеточная мембрана про­ницаема для гормона (стероид­ные гормоны — кортикоиды и половые гормоны, а также гормоны щитовидной железы, растворимые в липидах), то он взаимодействует с внутриклеточными рецепторами. Активированные рецеп­торы связываются внутри клетки с по­следовательностями ДНК — в основном в ядре, а также в цитозоле. Рецепторы для стероидных гормонов локализу­ются в ядре и цитоплазме, для тирео-идных гормонов — в ядре. Рецепторы представляют собой белки, способные взаимодействовать с определенным гор­моном. При взаимодействии гормона с рецептором происходит конформация G-белка, что запускает метаболические процессы.

В крови гормоны находятся в двух формах: свободной — готовой к дей­ствию (активная форма) и связанной с белками (неактивная форма) — это свое­образное депо гормонов.

Период полураспада гормонов обыч­но составляет около часа. Действие их прекращается с помощью тканевых фер­ментов и ферментов самих эндокринных желез, печени, почек. Многие продукты расщепления гормонов тоже активны и иногда вызывают сходные эффекты. Продукты распада гормонов выводятся главным образом почками, а также же­лезами — слюнными, ЖКТ, потовыми и с желчью. Несколько процентов гор­монов выводится из организма почкой в неизмененном виде.

Регуляция выработки гормонов осу­ществляется согласно общим прин­ципам, ведущим из которых являет­ся принцип обратной отрицательной связи, причем на четырех уровнях: 1) ЦНС — эндокринные железы; 2) ги­пофиз — эндокринные железы; 3) эндо­кринные железы — параметры регули­руемого показателя; 4) внутриклеточная саморегуляция.

1. Регуляция на уровне ЦНС представлена на общей схеме регуляции выработки гормонов

Наивысшим уровнем регуляции вы­работки гормонов является лимбиче-ская система и новая кора, при этом особо важную роль играет гипоталамус, как одна из структур лимбической сис­темы, что осуществляется с помощью специальных гормонов: SRIF — соматостатин; GHRH — рилизинг-гормон для гормона роста гипофиза; CRH — кортикотропин-рилизинг гормон; PIF — пролактинингибирующий фак­тор; GnRH — гонадотропин-рилизинг гормон; TRH — тиреотропин-рилизинг гормон.

В период развития организма и в зрелом возрасте в случае относительно благоприятного средового окружения и психоэмоционального состояния, при отсутствии внешних и внутренних стрессорных воздействий центральные механизмы регуляции устанавливаются на «трофотропную» активность — на анаболизм, интенсивный рост и ткане­вую дифференцировку, на активацию памяти и механизмов обучаемости, на любознательность и исследовательское поведение. Этот комплекс запускается

через включение нейроэндокринных це­пей, ассоциированных с гормоном ро­ста, окситоцином, ростовым пептидом, гастрином, ХЦК. Это и есть доминиру­ющая совокупность свойств нормальной жизни и нормального развития ребенка любого возраста при ведущей роли па­расимпатической активации.

При возникновении стрессоров, острого дискомфорта или восприятия угрозы, эмоционального и физического напряжения включается комплекс ава­рийных систем выживания с домини­рованием компонентов «эрготропной» системы с ведущим участием симпати­ческой активации, АКТГ, катехолами-нов и кортикостероидов. В растущем организме задачи развития отступают на задний план или вообще снимаются, катаболизм доминирует над анаболиче­скими процессами.

Гормональное звено в случае рефлек­торной регуляции функций организма включается с помощью В Н С (это ха­рактерно для выработки адреналина мозговым слоем надпочечников; выра­ботка тропных гормонов регулируется ЦНС с помощью нейрогормонов ги­поталамуса — либерины-стимуляторы, статины-ингибиторы выработки гормо­нов. Симпатические нервные волокна, идущие от верхнего шейного ганглия, усиливают выработку тропных гормонов гипофизом, а парасимпатические нерв­ные волокна, идущие от языкоглоточно-го нерва, напротив, угнетают их синтез.

2. Регуляция с помощью гипофиза осуществляется посред­ством тропных гормонов (ТТГ, АКТГ, фолликулостимулирующего (ФСГ) и лютеинизирующего (ЛГ) гормонов).

3. Регуляция на эффектор-ном уровне (эндокринные желе­зы — параметры регулируемого показа­теля). Так, секреция инсулина и глюка гона клетками островков Лангерганса регулируется уровнем глюкозы в крови. В случае снижения концентрации глю­козы в крови выработка инсулина умень­шается, выработка глюкагона клетками панкреатических островков возрастает (глюкагон увеличивает преобразование гликогена печени в глюкозу и выход ее в кровь). Если же концентрация глюкозы в крови высока, то по принципу отрица­тельной обратной связи стимулируется выработка инсулина, который снижает концентрацию глюкозы в крови с помо­щью увеличения утилизации ее клетка­ми организма и увеличения отложения в виде гликогена в клетках печени, в результате чего снижается (нормализу­ется) концентрация глюкозы в крови (см. рис. 8.1).

4. Внутриклеточная само­регуляция деятельности клеток эндокринных желез по выработке гор­монов генетически запрограммирована. При этом цепь реакций по выработке секрета может стимулироваться или тор­мозиться по принципу обратной отри­цательной связи продуктами последую­щих реакций: недостаток синтезируемых элементов стимулирует их образование, избыток — угнетает.

Роль витаминов в выработке гормонов существенна. Так, витамин А тормозит секреторную функцию щито­видной железы, витамин В усиливает активность эозинофильных клеток пе­редней доли гипофиза и одновременно тормозит функцию базофильных клеток (см. рис. 8.1). Витамин С необходим для образования кортикостероидов, вита­мин Е способствует продукции половых гормонов, витамин D тормозит образо­вание гормонов паращитовидными же­лезами.

Роль тканевых гормонов, представля­ющих собой биогенные амины (гиста-

мин, серотонин), простагландины, ки-нины (калликреин, брадикинин) и др. Они занимают промежуточное положе­ние между гормонами и метаболитами как гуморальные факторы регуляции. Паракринные вещества оказывают свое регулирующее влияние на клетки тканей посредством изменения их биофизиче­ских свойств (проницаемости мембран, их возбудимости), изменения интен­сивности обменных процессов, чув­ствительности клеточных рецепторов, образования вторых посредников. В ре­зультате этого изменяется чувствитель­ность клеток к нервным и гуморальным влияниям. Поэтому тканевые гормоны называют модуляторами регуляторных сигналов: они оказывают модулирующее влияние. Тканевые гормоны образуются неспециализированными клетками, но действуют они посредством специали­зированных клеточных рецепторов.

Дополнительно: По химической структуре:

1. производные аминокислот (амины, йодтиронины) хранятся в клетках в виде включений (тиреоидные)

2. белково-пептидные (пептиды, гликопротеины, белки) депонируются в гранулах

3. стероиды выделяются по мере синтеза

Ф-ции гормонов:

1. клеточный метаболизм, энергетический обмен

2. рост, дифференцировка тканей, развитие организма

3. гомеостаз, обмен веществ

4. психическая деятельность, интеллект

5. размножение и вскармливание потомства

6. активность ферментов, секреция

Жизненный цикл:

1. секреция

• Поступление исх. в-в в клетку

• Внутриклет. движение исходных продуктов синтеза из внутриклеточных хранилищ

• Синтез первичного секреторного продукта

• Транспорт, созревание и накопление секрета в клетке

• Выделение секрета из клетки

Транспорт гормонов кровью:

В крови гормоны циркулируют в нескольких молекулярных формах: свободной, связанной с белками плазмы крови, а адсорбированной форменными ее элементами — эритроцитами, лимфоцитами, моноцитами, тромбоцитами.

В свободной форме переносятся гидрофильные, легко растворимые в плазме, белковые гормоны. Они достигают клеток-мишеней без участия каких-либо «переносчиков».

В связанной с белками (альбуминами) форме циркулируют катехоламины, которые достаточно долгое время должны быть депонированы.

Белки, образуя с гормоном крупномолекулярный комплекс, предотвращают их фильтрацию через капилляры клубочков нефрона (почечный фильтр) и экскрецию почками. Затрудняя транспорт гормонов через мембрану гепатоцитов, белки в значительной степени ограничивают метаболизм гормонов в печени. Однако по достижении транспортной формой гормона клетки-мишени белок «освобождает» гормон, и он легко проникает в клетку.

Стероидные и тиреоидные гормоны также гидрофобны. Их транспорт осуществляется белками-переносчиками — как глобулинами, так и альбуминами.

Взаимодействие с рецепторами.

1. мембранное (белковые, пептидные, катехоламины, нейромедиаторы)

Рецепторы сопряжены с G-белками, они либо участвуют в образовании вторичных посредников (ц-АМФ, ц-ГТФ,Са+2,простагландины – активируют протеинкиназы), либо сами выполняют регуляторные функции

2. внутриклеточное (стероидные и тиреоидные)

Гормоны взаимодействуют с цитоплазматическими рецепторами и поступают в ядро, связываясь с хроматином, либо взаимод. с ядерным рецептором.

Внутриклеточное взаимодействие гормонов.

1. пермиссивные эффекты: подпороговые концентрации одного гормона разрешают действие другого. Осущ. На уровне синтеза белка, рецепторов и вторичных посредников.

2. сенсибилизирующие эффекты: резкое повышение чувствительности клеток-мишеней к другим гормонам, обусловленное повышением концентрации рецепторов и облегчением внутриклеточных процессов перекрестного проведения гормональных сигналов.

3. синергизм-однонаправленное действие гормонов:действие одного усиливает влияние другого.

4. антагонизм-разнанаправленное действие

Разрушение (катаболизм) гормонов. Гормоны очень быстро разрушаются в тканях, в частности, в печени. Поэтому для поддержания достаточной концентрации гормонов в крови и обеспечения их длительного действия, необходимо постоянное поступление гормонов в кровь из соответствующей железы. Длительность периода полураспада гормона (время, необходимое для расщепления половины имеющегося гормона) колеблется от нескольких минут до двух часов. Наиболее полная химическая деградация гормонов происходит в печени путемих дезаминирования и метилирования.

При рассмотрении функций конкретных желез внутренней секрецииих часто объединяют в своеобразные подсистемы, которые правильнее назвать "рабочими системами", например, гипоталамо-гипофизарная, симпато-адреналовая, гастро-энтеро-панкреатическая и др. Это свидетельствует о взаимосвязи эндокринных желез. Взаимодействие между эндокринными железами может осуществляться так, что:

- на один и тот же орган или физиологическую функцию могут оказывать влияние одновременно несколько гормонов разных желез;

- гормоны одних желез влияют на функцию других желез.

Различают несколько типов взаимодействия между эндокринными железами:

1. Взаимодействие по принципу положительной и отрицательной прямой и обратной связи. Например, тиреотропный гормон передней доли гипофиза стимулирует продукцию гормонов щитовидной железы. При удалении передней доли гипофиза происходит атрофия щитовидной железы и развивается дефицит тиреотропных гормонов. Эта прямая положительная связь. Другой пример. Гиперфункция щитовидной железы тормозит образование тиреотропного гормона, т. е. реализуется отрицательная обратная связь между щитовидной железой и передней долей гипофиза.

2. Синергизм гормональных влияний или однонаправленное действие разных гормонов. Например, адреналин и глюкагон - активируют расщепление гликогена в печени до глюкозы и вызывают повышение содержания сахара в крови (молекулярные основы этого синергизма различны).

3. Антагонизм гормональных влияний. Например, инсулин и адреналин вызывают разные эффекты, инсулин-гипогликемию, адреналин - гипергликемию. Однако, этот пример относительного, а не абсолютного антагонизма в организме. На самом деле происходит улучшение углеводного питания тканей: адреналин способствует превращению резервного гликогена печени в глюкозу, которая поступает в кровь, а инсулин обеспечивает проникновение глюкозы к клеткам с дальнейшим процессом ее утилизации.

4. Пермиссионное (разрешающее) действие гормонов выражается в том, что гормон, не вызывая физиологического эффекта сам, создает условия для реакции клеток и органов на действие других гормонов. Например, влияние глюкокортикоидов на эффекты адреналина. Сами глюкокортикоиды не влияют ни на тонус гладких мышц сосудов, ни на распад гликогена пгчени, но они создают условия, при которых даже низкие (под пороговые) концентрации адреналина повышают артериальное давление и вызывают гипергликемию как результат глюкогенолиза в печени.

№65Гипофиз состоит из передней доли (аде-ногипофиза) и задней доли (нейрогипо-физа). В передней доле гипофиза выра­батываются тропные гормоны (ТТГ — тиреотропин, АКТГ— кортикотропин и гонадотропные гормоны — гонадотро-пины) и эффекторные гормоны: гормон роста (СТГ) и пролактин.

Функции эффекторных гормонов аде-ногипофиза

Гормон роста (соматотропин, СТГ) назван так потому, что он стиму­лирует рост организма. В пренатальном периоде и до 2 лет постнатального онтогенеза этот гормон малоэффективен. Далее СТГ стимулирует рост организ­ма до полового созревания, после чего его влияние тормозится. Действие СТГ реализуется посредством влияния на обмен веществ, стимуляции роста эпи-физарных хрящей и осуществляется при нормальном содержании гормонов щитовидной, поджелудочной и половых желез. СТГ оказывает влияние на рост через инсулиноподобные факторы роста посредством активации метаболизма. Он повышает синтез белка и снижает распад аминокислот, что сказывается на увеличении запасов белка и величине ретенции азота. СТГ угнетает окисле­ние углеводов в тканях. Это действие в значительной мере опосредовано и через поджелудочную железу. СТГ вы­зывает задержку в организме фосфора, натрия, калия, кальция. Одновременно увеличивается распад жира, о чем сви­детельствует нарастание в крови сво­бодных жирных кислот. Все это при­водит к ускорению роста организма. Гормон роста увеличивает выработку лимфоцитов.

Влияние недостаточного питания на скорость роста детей осуществляется через систему инсулиноподобных фак­торов. Сами факторы и связывающие их транспортные белки и рецепторы име­ют свои возрастные закономерности по интенсивности синтеза, циркуляции в крови и участию в ростовых процессах.

При диагностическом исследова­нии гормона роста определяют его ба-зальный уровень (около 10 нг в 1 мл) и уровень во время сна, когда происходит естественное повышение выделения данного гормона. Кроме того, исполь­зуют провокацию выделения гормона, создавая умеренную гипогликемию вве­дением инсулина или других стимулято­ров. Во сне и при стимуляции уровень гормона роста возрастает в 2—5 раз.

При гиперфункции гипофиза в ран­нем онтогенезе развивается гигантизм (у взрослого человека — акромегалия), при гипофункции — болезнь Симмондса

(нанизм, карликовость). Отклонения в росте и в развитии детей являются след­ствием нарушения функции также дру­гих эндокринных желез, которая регули­руется посредством тропных гормонов гипофиза.

При врожденных формах карлико­вости и инфантилизма дети рождаются нормального роста и массы тела. Рост этих детей обычно продолжается в тече­ние еще некоторого времени после рож­дения. Однако, как правило, с 2-4 лет начинает отмечаться отставание в росте. Тело имеет обычные пропорции и сим­метрию. Характерен противоречащий возрасту старческий вид — прогерия. Кожа морщинистая, образует складки. Распределение жира нарушено. Разви­тие костей и зубов, закрытие эпифи-зарных хрящей и половое созревание за­торможены.

Пролактин стимулирует образо­вание и выделение молока (лактация) у матери, чему способствуют эстрогены и прогестерон (эстрогены вызывают рост протоков молочной железы, прогесте­рон — развитие ее альвеол). Пролактин обладает также лютеотропным действи­ем, т.е. способствует продолжительному функционированию желтого тела и образованию им гормона прогестерона. Секреция пролактина увеличивается во время акта сосания (рефлекторный ме­ханизм). В организме подростков про­лактин, действуя совместно с лютропи-ном и тестостероном, стимулирует рост предстательной железы и семенных пу­зырьков. Высокая концентрация про­лактина, вероятно, способствует также преходящему увеличению грудных же­лез у мальчиков (пубертатная гинекома­стия).

бетта-эндорфин — опиод, участвую­щий в обезболивающих реакциях орга­низма. Функция тропных гормонов аденогипо-физа заключается в регуляции выработки эффекторных гормонов эндокринными железами. Адренокортикотропный гормон (АКТГ, кортикотропин) об­разуется в проопиомеланокортинсин-тезирующих клетках аденогипофиза (ПОМК-клетки). В этих же клетках об­разуется бетта-эндорфин. АКТГявляется фи­зиологическим стимулятором пучковой зоны коры надпочечников, в которой образуются глюкокортикоиды. В мень­шей степени выражено влияние гормона на клубочковую и сетчатую зоны. Кор­тикотропин, стимулируя образование глюкокортикоидов, приводит к тем же эффектам, что и глюкокортикоиды.

При избытке АКТГ развивается бо­лезнь Иценко—Кушинга (вследствие чрезмерной стимуляции функции над­почечников). Ее характерными при­знаками являются ожирение, полно­кровие, акроцианоз, тенденция к по­явлению пурпуры, багровые полосы на животе, гирсутизм, дистрофия половой системы, гипертония, остеопороз, тен­денция к гипергликемии. При болезни Иценко—Кушинга типично чрезмерное отложение жира на лице (лунообразное лицо), туловище, шее; ноги остаются ху­дыми. При недостаточности гипофиза развивается гипопитуитаризм. Вслед­ствие понижения выработки одного или нескольких гормонов гипофиза ребенок отстает в росте с последующим проявле­нием карликовости. Одновременно по­ражаются и другие эндокринные железы. Надпочечниковая недостаточность при гипопитуитаризме проявляется слабос­тью, неспособностью адаптироваться к стрессорным воздействиям и понижен­ной сопротивляемостью к инфекциям, нередко усилением проявлений аллер­гической сенсибилизации.

Тиреотропный гормон (ТТГ, тиреотропин) стимулирует функцию щитовидной железы, действие ТТГ на белковый, жировой, углеводный, мине­ральный и водный обмен осуществляет­ся через гормоны щитовидной железы. Если удалить или разрушить гипофиз у животных, наступает атрофия щитовид­ной железы, а введение тиреотропина восстанавливает ее функцию.

Гонадотропные гормоны (гонадотропины) — фолликулостимулирующий (ФСГ, фоллитропин) и лютеинизирующий (ЛГ, лютропин) — имеются у мужчин и у женщин.

Фоллитропин у женщин стимулирует рост везикулярного фолликула в яич­нике, оказывает слабое влияние на об­разование женских половых гормонов (эстрогенов). У мужчин фоллитропин стимулирует образование мужских по­ловых клеток — сперматозоидов.

Лютропин у женщин необходим для роста везикулярного фолликула яични­ка на стадиях, предшествующих овуля­ции, и для самой овуляции, т.е. для раз­рыва оболочки созревшего фолликула и выхода из него яйцеклетки, и также для образования желтого тела на месте лоп­нувшего фолликула; также он стимули­рует образование эстрогенов. Свое дей­ствие лютропин реализует на фоне пред­варительного длительного воздействия фоллитропина. Лютропин стимулирует также выработку прогестерона, образо­вание желтого тела. У мужчин лютропин способствует образованию мужских по­ловых гормонов — андрогенов.

Функция задней доли гипофиза (нейрогипофиза). В нейрогипофизе гормоны не вырабатываются. Они образуются в неактивном состоянии нейронами супраоптического и паравентрикуляр-ного ядер (рис. 8.4), и накапливаются в клетках задней доли гипофиза — питуицитах, где прогормоны превраща­ются в активную форму. Нейросекреты транспортируются по аксонам нейронов этих ядер (по так называемому гипота-ламо-гипофизарному тракту). В пара-вентрикулярном ядре образуется пре­имущественно окситоцин, в супраопти-ческом — вазопрессин (АДГ).

Вазопрессин (антидиуретиче­ский гормон, АДГ) выполняет в организ­ме две функции. Главная из них связана со способностью вазопрессина усили­вать реабсорбцию воды в собирательных трубках почек — это антидиуретическое Действие гормона. Другая функция ва­зопрессина связана с его влиянием на гладкую мускулатуру артериол. Однако второе название АДГ — вазопрессин — не полностью соответствует свойству этого гормона суживать сосуды. Дело в том, что в нормальных физиологических концентрациях он сосудосуживающим действием не обладает. Сужение сосудов под влиянием АДГ может наблюдаться при экзогенном введении или большом выбросе его гипофизом при значитель­ной кровопотере.

При недостаточности нейрогипо-физа развивается синдром несахарного диабета, при котором с мочой теряется огромное количество воды (до 15 л/сут), так как снижается реабсорбция ее в со­бирательных трубках. Вследствие не­выносимой жажды больные постоянно пьют воду.

Окситоцин во время беременно­сти не действует на матку, так как под влиянием гормона желтого тела проге­стерона она становится нечувствитель­ной к окситоцину. Если механически раздражать шейку матки, происходит рефлекторное выделение окситоцина, чему способствует также акт сосания. Окситоцин стимулирует сокращение миоэпителиальных клеток, способству­ющих выделению молока из молочных желез (секреция регулируется пролак-тином).

Дополнительно: Гипоталамо-гипофизарная система:

Гипоталамус получает информацию о состоянии внутренней среды по нескольким каналам: 1.Афферентные возбуждения поступают в мозг от экстеро- и интеро-рецепторов по синаптическим связям и передаются к интернейронам гипоталамуса. Гипоталамус имеет связи со всеми отделами мозга.

2.Несинаптическая диффузная афферентация реализуется путем дистантного (через кровь) действия медиаторов и других биологически активных веществ.

Нейросекреторная функция гипоталамуса. Нейроны гипоталамуса, получающие информацию от внешней и внутренней среды, передают ее с помощью медиаторов на нейросекреторные пептидергические нейроны. Последние синтезируют и выделяют разнообразные нейрогормоны, поступающие из гипоталамуса в гипофиз и(или), минуя его, в общий кровоток и далее к железам внутренней секреции.

В гипоталамусе выделяют три основные группы нейросекреторных клеток: нонапептидергические, либерин- и статинергические и моноаминергические, которые образуют в переднем, среднем и заднем гипоталамусе три группы центров.

- Нонапептидергические крупноклеточные центры включают крупноклеточное супраоптическое и паравентрикулярное ядра, вырабатывающие нонапептиды вазопрессин и окситоцин.

- Либерин- и статинергические мелкоклеточные центры вырабатывают главные гипофизотропные гормоны и составляют так называемую гипофизотропную зону гипоталамуса. Аксоны нейросекреторных клеток, вырабатывающих либерины и статины.

- Моноаминергические центры вырабатывают НА, серотонин, дофамин.

№66 Основной структурно-функциональной единицей щитовидной железы является фолликул. Он представляет собой округлую полость, стенка которой образована одним рядом клеток кубического эпителия. Фолликулы заполнены коллоидом и содержат гормоны тироксин и трийодтиронин, которые связаны с белком тиреоглобулином. В межфолликулярном пространстве проходят капилляры, обеспечивающие их обильную васкуляризацию. В щитовидной железе объемная скорость кровотока выше, чем в других органах и тканях. В межфолликулярном пространстве находятся также парафолликулярные клетки (С-клетки), в которых

вырабатывается гормон тиреокальцитонин. Биосинтез тироксина и трийодтиронина осуществляется за счет йодирования аминокислоты тирозина, поэтому в щитовидной железе активно поглощается йод. Содержание йода в фолликулах в 30 раз превышает его

концентрацию в крови, а при гиперфункции щитовидной железы это соотношение становится еще больше. Поглощение йода осуществляется за счет активного транспорта. После соединения тирозина, входящего в состав тиреоглобулина, с атомарным йодом образуются монойодтирозин и

дийодтирозин. За счет соединения 2 молекул дийодтирозина образуется тироксин; конденсация моно- и дийодтирозина приводит к образованию трийодтиронина. В дальнейшем за счет действия протеаз, расщепляющих тиреоглобулин, в кровь высвобождаются активные гормоны. Активность тироксина в несколько раз меньше, чем трийодтиронина. Кроме того, эффекты трийодтиронина имеют меньший латентный период, поэтому его действие развивается значительно быстрее. С другой стороны, содержание тироксина в крови примерно в 20 раз больше, чем трийодтиронина. Тироксин при дейодировании может превращаться в трийодтиро нин. На основании этих фактов предполагают, что основным гормоном щитовидной железы является трийодтиронин, а тироксин выполняет функцию его предшественника.

Действие гормонов щитовидной железы проявляется резким усилением клеточного метаболизма. При этом ускоряются все виды обмена веществ (белковый, липидный, углеводный), что приводит к увеличению энергообразования и повышению основного обмена. В детском возрасте это имеет

существенное значение для процессов роста, физического развития и энергетического обеспечения созревания ткани мозга, поэтому недостаток гормонов щитовидной железы у детей приводит к задержке умственного и физического развития (кретинизм). У взрослых при гипофункции щитовидной железы наблюдается торможение нервно-психической активности

(вялость, сонливость, апатия); при избытке гормонов, наоборот, наблюдаются эмоциональная лабильность, возбуждение, бессонница.В результате активизации всех видов обмена веществ под влиянием гормонов щитовидной железы изменяется деятельность практически всех органов. Усиливается теплопродукция, что приводит к повышению температуры тела. Ускоряется работа сердца (тахикардия, повышение АД, увеличение минутного объема крови), стимулируется деятельность пищеварительного тракта (повышение аппетита, усиление перистальтики кишечника, увеличение секреторной активности). При гиперфункции щитовидной железы обычно снижается масса тела. Недостаток гормонов щитовидной железы приводит к изменениям противоположного характера. Частой формой гипотиреоидизма является болезнь Хашимото. Она

представляет собой аутоиммунное заболевание, при котором в крови появляется большое количество антител к антигенам щитовидной железы. Подавляются синтез и секреция Т4 и Т3, поэтому по механизму обратных связей усиливается секреция гипофизом тиреотропного гормона, вызывающего гипертрофию щитовидной железы. Одной из частных причин гипертиреоидизма является образование антител, которые, связываясь с рецептором тиреотропного гормона на наружной поверхности плазматической мембраны тироцитов, имитируют действие этого гормона, стимулируя аденилатциклазу. Это приводит к повышению секреции тироксина и трийодтиронина, а также к гиперплазии щитовидной железы.

Высокий уровень в крови тиреоидных гормонов вызывает повышенную возбудимость, учащенное сердцебиение, тремор, высокую утомляемость, исхудание, повышение либидо. Многие из этих эффектов объясняются тем, что тиреоидные гормоны изменяют чувствительность тканей к катехоламинам, так как стимулируют экспрессию бета-адренергических и подавляют экспрессию а-адренергических рецепторов. Секреция гормонов щитовидной железы регулируется гипоталамическим тиреолиберином. Выработка тироксина и трийодтиронина резко усиливается в условиях длительного эмоционального возбуждения. Отмечено также, что секреция этих гормонов ускоряется при снижении температуры тела.

Кальцитонин (тиреокальцитонин) снижает уровень кальция в крови. Действует на костную систему, почки и кишечник, вызывая при этом эффекты, противоположные действию паратирина. В костной ткани тирекальцитонин усиливает активность остеобластов и процессы минерализации. В почках и кишечнике угнетает реабсорбцию кальция и стимулирует обратное всасывание фосфатов. Реализация этих эффектов приводит к гипокальциемии.

Околощитовидные железы

Регуляция обмена кальция осуществляется в основном за счет действия паратирина и кальцитонина. Паратгормон (паратирин, паратиреоидный гормон) синтезируется в околощитовидных железах; обеспечивает увеличение уровня кальция в крови. Органами мишенями для этого гормона являются кости и почки. В костной ткани паратирин усиливает функцию остеокластов, что способствует деминерализации кости и повышению уровня кальция и фосфора в плазме крови. В канальцевом аппарате почек паратирин стимулирует реабсорбцию кальция и тормозит реабсорбцию фосфатов, что приводит к гиперкальциемии и фосфатурии. Развитие фосфатурии может иметь определенное значение в реализации гиперкальциемического эффекта гормона. Это связано с тем, что кальций образует с фосфатами нерастворимые соединения; следовательно, усиленное выведение фосфатов с мочой способствует повышению уровня свободного кальция в плазме крови. Паратирин усиливает синтез кальцитриола, который является активным метаболитом витамина D3 . Последний вначале образуется в неактивном состоянии в коже под влиянием ультрафиолетового излучения, а затем под влиянием паратирина активируется в печени и почках. Кальцитриол усиливает образование кальцийсвязывающего белка в стенке кишечника, что способствует обратному всасыванию кальция и развитию гиперкальциемии. Таким образом, увеличение реабсорбции кальция в кишечнике при гиперпродукции паратирина в основном обусловлено его стимулирующим действием на процессы активации витамина D3. Прямое влияние самого паратирина на кишечную стенку весьма незначительно. Секреция паратирина и тиреокальцитонина (см. раздел 4.2.3) регулируется по типу отрицательной обратной связи в зависимости от уровня кальция в плазме крови. При снижении содержания кальция усиливается секреция паратирина и тормозится выработка тиреокальцитонина. В физиологических условиях это наблюдается при беременности, лактации,

сниженном содержании кальция в принимаемой пище. Увеличение концентрации кальция в плазме крови, наоборот, способствует снижению секреции паратирина и увеличению выработки тиреокальцитонина. Последнее может иметь большое значение у детей и лиц молодого возраста,

так как в этом возрасте формируется костный скелет. Адекватное протекание этих процессов невозможно без тиреокальцитонина, определяющего абсорбцию кальция из плазмы крови и его включение в структуру костной ткани.

При удалении околощитовидных желез животное погибает от тетанических судорог. Это связано с тем, что в случае низкого содержания кальция в крови резко усиливается нервно-мышечная возбудимость. При этом действие даже незначительных по силе внешних раздражителей приводит к сокращению мышц. Гиперпродукция паратирина приводит к деминерализации костной ткани и развитию остеопороза. Резко увеличивается уровень кальция в плазме крови, в результате чего усиливается склонность к камнеобразованию в органах мочеполовой системы. Гиперкальциемия способствует развитию выраженных нарушений электрической стабильности сердца, а также образованию язв в пищеварительном тракте, возникновение которых обусловлено стимулирующим действием ионов Са2 + на выработку гастрина и соляной кислоты в желудке.

№67 Главной функцией гормонов подже­лудочной железы является регуляция обмена углеводов, при этом они под­держивают уровень глюкозы в крови на оптимальном для организма уровне. Вырабатываются гормоны островко-вым аппаратом поджелудочной желе­зы, локализующимся преимущественно в ее хвостовой части. Основную массу островков Лангерганса (около 60 %) со­ставляют Р-клетки, которые секретиру-ют инсулин. Примерно 25 % общего ко­личества клеток островкового аппарата приходится на долю а-клеток, секрети-рующих глюкагон. Дельта-клетки, кото­рых примерно 10 %, секретируют сома-тостатин. Клетки РР, которых в железе немного, секретируют гормон неясной функции, называемый панкреатическим полипептидом; G-клетки (их количество менее 5 % вместе с РР-клетками) про­дуцируют гастрин.

Функции инсулина. В крови инсулин циркулирует, в основном, в свободном виде, его период полужизни составляет примерно 6 мин. Инсулин принимает участие в регуляции углевод­ного, белкового и жирового обмена, стимулируя гликогенез (осо­бенно в печени) и повышая проницае­мость клеточных мембран для глюкозы

и аминокислот. Стимулирует синтез белков на фоне угнетения их распада, а также торможение глюконеогенеза. Ин­сулин способствует образованию жир­ных кислот (липогенез) из продуктов углеводного обмена, а также тормозит мобилизацию жира из жировой ткани (липолиз). Рецепторы инсулина рас­положены на мембране клетки-мише­ни — гормон не проникает в клетку.

Главным регулятором се­креции инсулина является концентрация глюкозы в крови (рис. 8.6). Гиперглике­мия ведет к увеличению его секреции, гипогликемия — к уменьшению. Глюко­за стимулирует и секрецию инсулина за счет непосредственного воздействия на бетта-клетки островков Лангерганса, при этом ионы Са²⁺ запускают высвобожде­ние инсулина.

Нервная регуляция осуществляется рефлекторно, при действии глюкозы на хеморецепторы каротидного синуса и возбуждения их, а также под действием глюкозы на глюкорецепторы гипотала­муса. Блуждающий нерв усиливает обра­зование инсулина, что ведет к снижению уровня глюкозы в крови, в результате увеличения потребления его клетками и увеличение гликогенеза. Симпатиче­ский нерв, напротив, тормозит образо­вание инсулина, увеличивая содержание глюкозы в крови.

Влияния гормонов. Стимулируют об­разование инсулина гормоны сомато-тропин, посредством соматомединов, секретин и холецистокинин-панкрео-зимин, простагландин Е за счет повы­шения аденилатциклазной активности бетта-клеток поджелудочной железы. СТГ, напротив, тормозит образование ин­сулина, действуя непосредственно на бетта-клетки островков Лангерганса. Соматостатин образуется в ядрах гипота­ламуса, а также в клетках других тканей организма, в дельта-клетках островков Лан-герганса. Здесь он действует на бетта-клетки паракринным путем.

Разрушается инсулин инсу-линазой, наибольшее количество кото­рой содержится в печени (меньше в поч­ках и скелетных мышцах, мало в других тканях организма).

Функции глюкагона. Как указыва­лось выше, глюкагон — полипептид, синтезируемый альфа-клетками островков Лангерганса, является антагонистом инсулина. Гл ю к а г о н повышает со­держание глюкозы в крови с помощью гликогенолиза в печени, он и инсулин поддерживают оптимальную концентра­цию глюкозы в крови и снабжение ею клеток организма, что особенно важно для ЦНС развивающегося организма.

При связывании глюкагона с рецеп­торами в клетках печени увеличивается активность фермента аденилатцикла-зы и концентрация внутриклеточного цАМФ, что способствует процессу гли-

когенолиза, т.е. превращения гликогена в глюкозу. Активность глюкагона плода к моменту рождения соответствует та­ковой у взрослого человека, но в первые три дня жизни она снижается, а затем нормализуется. Гипофункция островко-вых клеток ведет к нарушению роста и умственного развития ребенка.

Регуляция образования глюкагона (рис. 8.7). При повышении содержания глюкозы в крови происходит торможение образования и секреции глюкагона, а при его понижении — уве­личение. Высокие концентрации амино­кислот в крови стимулируют секрецию инсулина и глюкагона. Взаимодействие инсулина и глюкагона стабилизирует концентрацию глюкозы в крови, при этом глюкагон стимулирует глюконеоге-нез и гликогенез, защищает организм от снижения содержания глюкозы в крови в результате действия инсулина. Гормон роста (СТГ) посредством соматомеди-нов повышает активность альфа-клеток и они больше продуцируют глюкагона. Соматостатин, секретируемый дельта-клетками островкового аппарата поджелу­дочной железы, тормозит образование и секрецию глюкагона и инсулина.

Соматостатин — третий из основ­ных гормонов поджелудочной железы. Он накапливается в дельта-клетках несколь­ко позднее, чем инсулин и глюкагон. Пока нет убедительных доказательств существенных различий в концентрации соматостатина у детей раннего возраста и у взрослых. Однако приводимые дан­ные о диапазоне колебаний этого гормо­на — для новорожденных 70—190 пг/мл, для грудных детей 55-186 пг/мл, а для взрослых 20—150 пг/мл — свидетельству­ют о том, что минимальные его уровни с возрастом явно снижаются.