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:
Экскреторная (выделительная) способность почек выводить конечные продукты обмена.
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.
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.
Облегченная диффузия – это процесс подобно диффузии происходит по градиенту концентрации однако вещество соединяется с транспортерами – веществами переносчиками.
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.
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.
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.