Лекция №13

Тема: «Физиология системы выделения».

План.

1. Органы, участвующие в выделительных процессах.

2. Гистологические особенности строения почек и сосудистой системы.

3. Функции, выполняемые почками.

4. Механизм образования мочи.

5. Выделение почками органических веществ.

6. Реабсорбция мочевины:

7. Реабсорбция воды, натрия и хлора

8. Участие почек в регуляции баланса калия:

9. Выведение ионов водорода почками.

10. Участие почек в гомеостазе кальция и фосфора.

11. Регуляция мочеобразования рефлекс мочеиспускания.

Вопрос №1 Органы, участвующие в выделительных процессах.

Для того чтобы выделить некоторые продукты обмена необходимы специальные органы выделения:

Почки - они обладают экскрецией благодаря которой выделяются вода, соли, продукты азотистого обмена.

Легкие – с выдыхаемым воздухом удаляется СО₂ водяные пары и некоторые летучие вещества.

Желудочно кишечный тракт – через ЖКТ выделяются продукты азотистого обмена.

Печень – с желчью выводятся продукты гемоглобинового обмена, а также соли.

Основная функция принадлежит почкам.

Вопрос №2 Гистологические особенности строения почек и сосудистой системы.

Основная структурная единица почек – нефрон. Каждый нефрон состоит из почечного (мальпигиевого) тельца, выходящего из него канальца. Также имеет немаловажное значение особенности кровоснабжения почек.

Почечное (мальпигиево) тельце – состоит из компактного клубочка капилляров Мальпигиев и полой капсулы куда этот клубочек помещен (капсула Шумлянского-Боумена). Капсула имеет 2 слоя. Висцеральный представлен клетками, которые тесно прилегают к стенкам сосудов Мальпигиевого клубочка. Причем в этих клетках имеется большое количество митохондрий. Эти клетки имеют название подоциты. Имеют множество отростков, которые вдавлены в базальную мембрану капилляров.

Как мы видим фильтрационный барьер в почечном тельце состоит из трех слоев. Эндотелий капилляров мальпигиевого клубочка, базальная мембрана, подоциты.

Каналец. Первичная моча из капсулы Боумена попадает в каналец. На всем протяжении каналец образован слоем клеток однорядного эпителия, покоящегося на базальной мембране.

Каналец имеет следующие отделы:

Проксимальный извитой каналец

Проксимальный прямой каналец.

Нисходящая тонкая часть петли Генли

Восходящая тонкая часть петли Генли

Восходящая толкая часть петли Генли

Дистальный извитой каналец

Далее следует система собирательных трубок, которые в конечном итоге приводят к почечной лоханке.

Кровоснабжение нефрона.

Кровь попадает в почку через почечную артерию. Далее она делится, пока не образуется приносящая артериола. Она короткий и широкий. Давление в этом сосуде 70-90 mm Hg. Она делится на капилляры образующие Мальпигиевый клубочек. Далее они сливаются и образуется выносящая артерия. Этот сосуд является более длинным и узким и давление в ней 20-30 mm Hg. Выносящая артериола далее снова делится на вторую капиллярную сеть, это перитубулярные капилляры, которые в виде сети располагаются вокруг канальца. Далее они собираются в вены, по которым в конечном итоге кровь покидает почку. Т.е. нефрон омывают две сети капилляров.

Юкстагломерулярный аппарат.

Между приносящей и выносящей артериолами в воротах почечного тельца имеется особенное образование юкстагломерулярный аппарат. Данное образование выполняет гуморальную функцию почек.

ЮГА состоит из двух типов клеток:

Гранулярные клетки – секретируют гормон ренин.

Находятся в конечном участке восходящей толстой части петли Генли – участвует в скорости гломерулярной фильтрации, и регуляции секреции ренина.

Вопрос №3 Функции, выполняемые почками.

Почки выполняют множество функций и почки являются полиморфным органом.

Основные функций 2:

1. Экскреторная (выделительная) способность почек выводить конечные продукты обмена.

2. Синтетическая в почке могут синтезироваться биологически активные веществ (например, ренина, простагландинов).

Эти функции более подробно:

1) участие в регуляции объема крови и внеклеточной жидкости (волюморегуляция);

2) регуляция концентрации осмотически активных веществ в крови и других жидкостях тела (осморегуляция);

3) регуляция ионного состава сыворотки крови и ионного баланса организма (ионная регуляция);

4) участие в регуляции кислотно-основного состояния (стабилизация рН крови);

5) участие в регуляции артериального давления, эритропоэза, свертывания крови, модуляции действия гормонов благодаря образованию и выделению в кровь биологически активных веществ (инкреторная функция);

6) участие в обмене белков, липидов и углеводов (метаболическая функция);

7) выделение из организма конечных продуктов азотистого обмена и чужеродных веществ, избытка органических веществ (глюкоза, аминокислоты и др.), поступивших с пищей или образовавшихся в процессе метаболизма (экскреторная функция).

Таким образом, роль почки в организме не ограничивается только выделением конечных продуктов обмена и избытка неорганических и органических веществ. Почка является гомеостатическим органом, участвующим в поддержании постоянства основных физико-химических констант жидкостей внутренней среды, в циркуляторном гомеостазе, стабилизации показателей обмена различных органических веществ.

Вопрос №4 Механизм образования мочи.

Моча очень похожа на плазму крови, однако если взять мочу из капсулы Шумлянского то мы увидим что в моче отсутствуют белки. Если величина рН крови постоянна, то рН мочи может меняться. У травоядных щелочная среда, у плотоядных кислая. Осмотическое давление тоже разное в моче оно может доходить до 22 атмосфер и снижаться до 6 атмосфер. Мордвиг в 40х годах 18 столетия установил, что в основе образования мочи является процесс фильтрации. В 19 веке Ричардс изобрел микроманипулятор. С помощью этой микроскопической трубочки можно набрать каплю мочи из разных участков нефрона. Состав жидкости в разных участках нефрона неодинаковый.

Если рассматривать путь который проделывает плазма и растворенные вещества в плазме то мы увидим три процесса лежащие в основе образования мочи.

Фильтрация плазмы в капсуле Шумлянского. Реабсорбция в канальцах. Канальцевая секреция.

4.1 Фильтрация

Почему происходит фильтрация в капсуле Шумлянского. Фильтрация происходит из-за разницы гидростатического давления в приносящем и выносящем канальце. 70-90 и 20-30mm Hg соответственно.

Фильтрующей силой, как указывалось выше, является кровяное давление в капиллярах клубочков, а силой, противодействующей фильтрации, — онкотическое давление крови и давление мочи в капсуле. Если кровяное давление в капиллярах клубочков выше, чем суммарное давление этих двух противодействующих сил, то фильтрация осуществляется нормально.

Онкотическое давление в плазме крови равно приблизительно 30 мм, а давление фильтрата, заполняющего капсулу в канальцы, около 20 мм рт. ст. В этом случае давление, обеспечивающее клубочковую фильтрацию, будет равняться 20 мм рт. ст. [70 мм — (30+20 мм) =20]. Поэтому снижение кровяного давления в почечной артерии или повышение его внутри капсулы прекращает образование первичной мочи.

Почему фильтрат лишен белковых молекул и форменных элементов крови?

Данное свойство связано с величиной молекул и электрическим зарядом.

Мембраны не создает помехи для продвижению молекул молекулярной массой меннее 7000 и является абсолютным препятствием на пути молекул массой 70 000. Что соответствует, например альбумину плазмы крови.

Электрический заряд – в клубочках вещества имеющие положительный заряд фильтруются лучше, чем вещества с отрицательным зарядом. Это связано с тем что поверхность всех компонентов фильтрационного барьера имеет отрицательный отрицательный заряд. Так как все белки плазмы крови имеют отрицательный заряд, то это препятствие в виде электрического заряда увеличивает значимость барьера, который реагирует только на величину молекулы.

4.2 Реабсорбция:

Молекулярные механизмы, участвующие в процессе реабсорбции.

1. Диффузия процесс хаотичный и подвержен только одному правилу. Диффузия направлена по электрохимическому градиенту, из области с более высокой концентрацией в область с более низкой концентрацией.

2. Облегченная диффузия – это процесс подобно диффузии происходит по градиенту концентрации однако вещество соединяется с транспортерами – веществами переносчиками.

3. Первично активный транспорт – активный перенос вещества через мембрану против градиента концентрации. Для это используются молекулы АТФ. Первичная потому что АТФ используется именно для процесса переноса, и ферменты расщепляющие АТФ являются частью реального механизма транспорта. NaK-АТФаза, Н-АТФаза, Н,К-АТФаза, Са-АТФаза.

4. Вторичный активный транспорт (контранспорт и антипорт).В этом процессе два и более вещества взаимодействуют с одним переносчиком и одновременно транспортируются через мембрану. В данном случае одно вещество (обычно Na) по направлению градиенту концентрации, а второе против градиента «прицепом». Энергия для переноса берется благодаря движению первого вещества по градиенту концентрации. Т.е. перенос не связан с гидролизом АТФ.

5. Перенос веществ вместе с растворителем – некоторые вещества могут переходить через мембрану вместе с движением воды. Воду приводит в движение осмос. Таким образом может неспецефически ускорить движение многих небольших растворенных веществ в том же направлении.