ВОДНО-ЭЛЕКТРОЛИТНЫЙ И ФОСФАТНО-КАЛЬЦИЕВЫЙ ОБМЕН

«ВОДНО-ЭЛЕКТРОЛИТНЫЙ И ФОСФАТНО-КАЛЬЦИЕВЫЙ

ОБМЕН»

1.Регуляция водно-электролитного обмена: вазопрессин, химическая природа, место синтеза, клетки-мишени, механизм действия.

Несахарный диабет.

2.Регуляция водно-электролитного обмена: альдостерон, химическая природа, место синтеза, клетки-мишени, механизм действия.

3.Ренин-ангиотензиновая-альдостероновая система. Механизм восстановления объема крови после кровопотери. Биохимические механизмы почечной гипертензии.

4.Взаимосвязь ренин-ангиотензин-альдостероновой и калликреин-

кининовой систем

5.Паратгормон: химическая природа, место синтеза, клетки-мишени,

механизм действия, биологическая роль.

6.Кальцитриол: химическая природа, место синтеза, клетки-мишени,

механизм действия, биологическая роль.

7.Кальцитонин: химическая природа, место синтеза, клетки-мишени,

механизм действия, биологическая роль.

8.Схема регуляция фосфатно-кальциевого обмена Гипер- и

гипокальциемия

Минеральный обмен – совокупность процессов всасывания,

распределения, усвоения и выделения Фминеральных веществ, находящихся в организма преимущественно в виде неорганических соединений.

Всего в организме обнаруживается свыше 70 элементов таблицы Д.И.

Менделеева, 47 из них присутствуют постоянно и называются биогенными.

Минеральные вещества играют важную роль в поддержании кислотно-

основного равновесия, осмотического давления, системе свертывания крови,

регуляции многочисленных ферментных систем и пр., т.е. имеют решающее

часть минеральных веществ организма составляют хлористые,

фосфорнокислые и углекислые соли натрия, кальция, калия, магния. Соли в жидкостях организма находятся в частично или полностью диссоциированном виде, поэтому минеральные вещества присутствуют в виде ионов – катионов и анионов.

Функции минеральных веществ:

1)пластическая (кальций, фосфор, магний);

2)поддержание осмотического давления (калий, натрий, хлор);

3)поддержание буферности биологических жидкостей (фосфор,

калий, натрий);

4)поддержание коллоидных свойств тканей (все элементы);

5)детоксикационная (железо в составе цитохрома Р-450, сера в составе глутатиона);

6)проведение нервного импульса (натрий, калий);

7)участие в ферментативном катализе в качестве кофактора или ингибитора;

8)участие в гормональной регуляции (йод, цинк и кобальт входят в состав гормонов).

Биологическая роль воды

1.Вода является универсальным растворителем для большинства органических

(кроме липидов) и неорганических соединений.

2.Вода и растворенные в ней вещества создают внутреннюю среду организма.

3.Вода обеспечивает транспорт веществ и тепловой энергии по организму.

4.Значительная часть химических реакций организма протекает в водной фазе.

5.Вода участвует в реакциях гидролиза, гидратации, дегидратации.

6.Определяет пространственное строение и свойства гидрофобных и гидрофильных молекул.

ОБЩИЕ СВОЙСТВА ЖИДКОСТЕЙ ОРГАНИЗМА

Все жидкости организма характеризуются общими свойствами:

объемом, осмотическим давлением и величиной рН.

Объем.

Распределение воды в организме зависит от возраста, пола, мышечной массы, телосложения и количества жира. Содержание воды в различных тканях распределяется следующим образом: легкие, сердце и почки (80%),

скелетная мускулатура и мозг (75%), кожа и печень (70%), кости (20%),

жировая ткань (10%). В целом, у худых людей меньше жира и больше воды.

У мужчин на воду приходится 60%, у женщин - 50% от массы тела. У

пожилых людей больше жира и меньше мышц. В среднем в организме мужчин и женщин старше 60 лет содержится соответственно 50% и 45%

воды.

При полном лишении воды смерть наступает через 6-8 дней, когда количество воды в организме снижается на 12%.

Все биологические жидкости организма условно разделены на бассейны.

Два главных бассейна — это:

—внеклеточная жидкость (относительный объём которой с возрастом увеличивается);

—внутриклеточная жидкость (относительный объём с возрастом уменьшается).

Внеклеточная и внутриклеточная жидкости разделены плазматическими мембранами клеток.

В свою очередь, бассейн внеклеточной жидкости делится на три отсека:

1) интерстициальная жидкость, которая окружает клетки. Этот отсек содержит и лимфу. Иногда лимфу относят к внутрисосудистой жидкости из-

за ее уникальной транспортной роли относительно белков и липопротеидов, а

также функции переноса лимфоцитов. Относительный объем интерстициальной жидкости значительно увеличен в раннем детстве;

2)впутрисосудистая жидкость — плазма крови. Относительный объем плазмы мало изменяется с возрастом;

3)трансцеллюлярная жидкость, которая находится в серозной полости и других специализированных полостях организма, а также в полых органах пищеварительного канала (жидкость плевральной, перикардиальной,

перитонеальной полостей и синовиального пространства, цереброспинальная и внутриглазная жидкость, секрет потовых, слюнных и слезных желез, секрет поджелудочной железы, печени, желчного пузыря, ЖКТ и дыхательных путей).

Гистогематический барьер отделяет внутрисосудистую жидкость от интерстициальной, а трансцеллюлярная жидкость отделяется эпителиальными мембранами. Разделение жидкостей в секторах обеспечивает разный их состав, который, в свою очередь, формирует градиенты ионов и давлений, важные для реализации физиологических функций организма.

Между бассейнами жидкости интенсивно обмениваются. Перемещение воды из одного сектора в другой происходит при изменении осмотического давления.

Осмотическое давление – это давление, которое создают все растворенные в воде вещества. Осмотическое давление внеклеточной жидкости определяется главным образом концентрацией NaCl.

Внеклеточная и внутриклеточная жидкости значительно отличаются по составу и концентрации отдельных компонентов, но общая суммарная концентрация осмотически активных веществ примерно одинакова.

рН – отрицательный десятичный логарифм концентрации протонов.

Величина рН зависит от интенсивности образования в организме кислот и оснований, их нейтрализации буферными системами и удалением из организма с мочой, выдыхаемым воздухом, потом и калом.

В зависимости от особенности обмена, величина рН может заметно отличаться как внутри клеток разных тканей, так и в разных отсеках одной клетки (в цитозоле кислотность нейтральная, в лизосомах и в межмембранном пространстве митохондрий - сильно кислая). В

межклеточной жидкости разных органов и тканей и плазме крови величина рН, как и осмотическое давление, относительно постоянная величина.

РЕГУЛЯЦИЯ ВОДНО-СОЛЕВОГО БАЛАНСА ОРГАНИЗМА

В организме водно-солевой баланс внутриклеточной среды поддерживается постоянством внеклеточной жидкости. В свою очередь,

водно-солевой баланс внеклеточной жидкости поддерживается через плазму крови с помощью органов и регулируется гормонами.

1. Органы, регулирующие водно-солевой обмен

Поступление воды и солей в организм происходит через ЖКТ, этот процесс контролируется чувством жажды и солевым аппетитом. Выведение излишков воды и солей из организма осуществляют почки. Кроме того, воду из организма выводят кожа, легкие и ЖКТ.

Баланс воды в организме

Для ЖКТ, кожи и легких выведение воды является побочным процессом,

который происходит в результате выполнения ими своих основных функций.

Например, ЖКТ теряет воду, при выделении из организма непереваренных веществ, продуктов метаболизма и ксенобиотиков. Легкие теряют воду при дыхании, а кожа при терморегуляции.

Изменения в работе почек, кожи, легких и ЖКТ может привести к нарушению водно-солевого гомеостаза. Например, в жарком климате, для поддержания температуры тела, кожа усиливает потовыделение, а при отравлениях, со стороны ЖКТ возникает рвота или диарея. В результате усиленной дегидратации и потери солей в организме возникает нарушение водно-солевого баланса.

Основные гормоны, участвующие в тонкой регуляции водно-солевого баланса и действующие на дистальные извитые канальцы и собирательные трубочки почек: антидиуретический гормон (АДГ), альдостерон и

предсердный натриуретический фактор (ПНФ). Также в регуляции водно-

электролитного участвует ренин – ангиотензин - альдостероновая система.

АНТИДИУРЕТИЧЕСКИЙ ГОРМОН.

Одним из гормонов, участвующих в тонкой регуляции водно-солевого баланса и действующих на дистальные извитые канальцы и собирательные трубочки почек является антидиуретический гормон (АДГ).

Антидиуретический гормон (АДГ), или вазопрессин - пептид с молекулярной массой около 1100 Д, содержащий 9 аминокислот, соединённых одним дисульфидным мостиком.

АДГ синтезируется в нейронах гипоталамуса в виде предшественника препрогормона, который поступает в аппарат Гольджи и превращается в прогормон. В составе нейросекреторных гранул прогормон переносится в нервные окончания задней доли гипофиза (нейрогипофиз). Во время транспорта гранул происходит процессинг прогормона, в результате чего он расщепляется на зрелый гормон и транспортный белок - нейрофизин.

Стимулом, вызывающим секрецию АДГ, служит повышение

концентрации ионов натрия и увеличение осмотического давления

внеклеточной жидкости.

Основное физиологическое действие вазопрессина - увеличение реабсорбции воды в почках при уменьшении АД или объёма крови (поэтому другое название этого гормона - антидиуретический). Кроме того,

вазопрессин вызывает сужение гладко-мышечных клеток (ГМК) сосудов.

Основные биологические эффекты вазопрессинапроявляются через взаимодействие с 2 типами рецепторов.

V1-рецепторы расположены в клетках гладкой мускулатуры сосудов в комплексе с фосфолипазой С. Результат трансдукции сигнала в эти клетки -

сокращение сосудов.

V2-рецепторырасположены в клетках почечных канальцев. Взаимодействие вазопрессина с V2-рецепторами активирует аденилатциклазную систему,

увеличивая в клетках концентрацию цАМФ и активность протеинкиназы А.

В результате этой активации происходит фосфорилирование белков,

стимулирующих экспрессию генов белков, аквапорина-2. которые образуют каналы, обеспечивающие реабсорбцию воды.Аквапорин-2 встраивается в апикальную мембрану клеток, образуя в ней водные каналы. По этим каналам вода пассивной диффузией реабсорбируется из мочи в интерстициальное пространство и моча концентрируется.

Дефицит АДГ приводит к развитию несахарного диабета. Происходит нерегулируемая экскреция воды, а наиболее опасным последствием является дегидратация организма. Основное проявление несахарного диабета -

гипотоническая полиурия, т.е. выделение большого количества мочи низкой плотности, что приводит к дегидратации организма. Снижение секреции АДГ приводит также к усиленному потреблению воды. Диагностические критерии несахарного диабета: выраженная полиурия (до 20 л в сутки,

плотность мочи <1,010, в норме - 1,020).

АЛЬДОСТЕРОН

Альдостерон – наиболее активный минералокортикостероид,

синтезирующийся клетками клубочковой зоны коры надпочечников.

Синтез и секрецию альдостерона стимулируют ангиотензин II, низкая концентрация Na+ и высокая концентрацией К+ в плазме крови, АКТГ,

простагландины. Секрецию альдостерона тормозит низкая концентрация К+.

Механизм действия альдостерона

Результат действия альдостерона - индукция синтеза:

а) белков-транспортёров Na+ из просвета канальца в эпителиальную клетку почечного канальца;

б) Nа+,К+,-АТФ-азы, обеспечивающей удаление ионов натрия из клетки почечного канальца в межклеточное пространство и переносящей ионы калия из межклеточного пространства в клетку почечного канальца;

в) белков-транспортёров ионов калия из клеток почечного канальца в первичную мочу;

г) митохондриальных ферментов ЦТК, в частности цитратсинтазы,

стимулирующих образование молекул АТФ, необходимых для активного транспорта ионов.

Суммарным биологическим эффектом индуцируемых альдостероном белков является увеличение реабсорбции ионов натрия в канальцах нефронов, что вызывает задержку NaCl в организме, и возрастание экскреции калия.

ПРЕДСЕРДНЫЙ НАТРИУРЕТИЧЕСКИЙ ФАКТОР (ПНФ)

Это пептид, содержащий 28 аминокислот с единственным диеульфидным мостиком. ПНФ синтезируется, главным образом, в кардиомиоцитах предсердий в виде препрогормона, состоящего из 126 аминокислотных остатков.

Основным фактором, регулирующим секрецию предсердного натрийуретического фактора, является увеличение АД, увеличение осмолярности плазмы, повышение частоты сердцебиений, повышенный уровень катехоламинов и глюкокортикоидов в крови.

Основные клетки-мишени ПНФ - почки, периферические артерии. В

почках ПНФ стимулирует расширение приносящих артериол, усиление почечного кровотока, увеличение скорости фильтрации и экскреции ионов натрия. В периферических артериях ПНФ снижает тонус гладких мышц и соответственно расширяет артериолы.

Таким образом, суммарным действием ПНФ является увеличение экскреции

Na+ и понижение АД.

РЕНИН-АНГИОТЕНЗИН-АЛЬДОСТЕРОНОВАЯ СИСТЕМА

юкстагломерулярными клетками, расположенными вдоль конечной части афферентных

(приносящих) артериол, входящих в почечные клубочки, в ответ на уменьшение АД (кровотечение, потеря жидкости, снижение концентрации

NaCl).

Субстратом для ренина служит ангиотензиноген. Ангиотензиноген -

α2-глобулин, содержащий более чем 400 аминокислотных остатков.

Образование ангиотензиногена происходит в печени и стимулируется глюкокортикоидами и эстрогенами. Ренин гидролизует пептидную связь в молекуле ангиотензиногена и отщепляет N-концевой декапептид

(ангиотензин I).