Ис­па­ре­ние

Фи­зио­ло­ги­че­ские осо­бен­но­сти те­п­ло­от­да­чи пу­тем ис­па­ре­ния в зна­чи­тель­ной сте­пе­ни про­ти­во­по­лож­ны осо­бен­но­стям не­ис­па­ри­тель­ной те­п­ло­от­да­чи.

• Те­п­ло­от­да­ча тем вы­ше, чем вы­ше тем­пе­ра­ту­ра ок­ру­жаю­щей сре­ды; та­ким об­ра­зом, толь­ко ис­па­ре­ние обес­пе­чи­ва­ет адап­та­цию к вы­со­кой температуре.

• Ис­па­ре­ние ре­гу­ли­ру­ет­ся пу­тем из­ме­не­ний по­то­от­де­ле­ния, ко­то­рое стимули­ру­ет­ся осо­бен­ны­ми хо­ли­нер­ги­че­ски­ми сим­па­ти­че­ски­ми нер­ва­ми.

• Ис­па­ре­ние уча­ст­ву­ет в адап­та­ции толь­ко к вы­со­кой тем­пе­ра­ту­ре.

• Воз­мож­но­сти ис­па­ре­ния ве­ли­ки: бла­го­да­ря ему че­ло­век мо­жет не­сколь­ко ча­сов пре­бы­вать при тем­пе­ра­ту­ре ок­ру­жаю­щей сре­ды по­ряд­ка 55°C (при ус­ло­вии нор­маль­ной влаж­но­сти).

Тер­мо­ре­гу­ля­ция при раз­лич­ных тем­пе­ра­ту­рах ок­ру­жаю­щей сре­ды

С точ­ки зре­ния тер­мо­ре­гу­ля­ции мож­но вы­де­лить три диа­па­зо­на тем­пе­ра­тур ок­ру­жаю­щей сре­ды.

• Зо­на ком­фор­та, или тер­мо­ней­траль­ная зо­на — 25—26°C для спо­кой­но сидя­ще­го об­на­жен­но­го че­ло­ве­ка (для лег­ко оде­то­го че­ло­ве­ка, выполняюще­го обыч­ную бы­то­вую ра­бо­ту — 18—22°C). В этом диа­па­зо­не терморегу­ля­ция обес­пе­чи­ва­ет­ся ис­клю­чи­тель­но за счет су­же­ния или расши­ре­ния кож­ных со­су­дов, то есть не­ис­па­ри­тель­ной те­п­ло­от­да­чи.

• Зо­на вы­со­ких тем­пе­ра­тур — вы­ше тем­пе­ра­ту­ры ком­фор­та. В этом диапазоне глав­ную роль иг­ра­ет те­п­ло­от­да­ча пу­тем ис­па­ре­ния; чем вы­ше тем­пе­ра­ту­ра, тем боль­ше вклад ис­па­ре­ния и мень­ше — не­ис­па­ри­тель­ной те­п­ло­от­да­чи. Умень­шить те­п­ло­про­дук­цию, как уже го­во­ри­лось, нель­зя, так как для это­го по­на­до­би­лось бы пре­кра­тить или за­мед­лить не­об­хо­ди­мые для жиз­не­дея­тель­но­сти об­мен­ные про­цес­сы; бо­лее то­го, те­п­ло­про­дук­ция да­же не­сколь­ко воз­рас­та­ет в свя­зи с по­вы­шен­ны­ми энер­го­за­тра­та­ми на уве­ли­че­ние кож­но­го кро­во­то­ка и по­то­от­де­ле­ние.

• Зо­на низ­ких тем­пе­ра­тур — ни­же тем­пе­ра­ту­ры ком­фор­та. В этом диа­па­зо­не глав­ную роль иг­ра­ет тер­мо­ге­нез, у взрос­ло­го че­ло­ве­ка — со­кра­ти­тель­ный (про­из­воль­ные со­кра­ще­ния мышц или дрожь). Про­ис­хо­дит так­же су­же­ние со­су­дов, од­на­ко лишь до оп­ре­де­лен­но­го пре­де­ла, по­сле ко­то­ро­го на­чи­на­ет стра­дать пи­та­ние ко­жи (что ино­гда и про­ис­хо­дит при об­мо­ро­же­ни­ях).

Сис­те­ма тер­мо­ре­гу­ля­ции

Тер­мо­ре­гу­ля­тор­ный центр рас­по­ло­жен в ги­по­та­ла­му­се. Он на­стро­ен на под­дер­жа­ние тем­пе­ра­ту­ры те­ла на уров­не 37°C; этот уро­вень на­зы­ва­ет­ся тем­пе­ра­тур­ной ус­тав­кой ги­по­та­ла­му­са.

Ги­по­та­ла­ми­че­ская сис­те­ма тер­мо­ре­гу­ля­ции уст­рое­на по об­ще­му прин­ци­пу ор­га­ни­за­ции ги­по­та­ла­ми­че­ских сис­тем под­дер­жа­ния кон­стант внут­рен­ней сре­ды.

Ос­нов­ные вхо­ды этой сис­те­мы:

• цен­траль­ный вход — пу­ти от вы­ше­ле­жа­щих цен­тров;

• сен­сор­ный вход — тер­мо­ре­цеп­то­ры:

• ги­по­та­ла­ми­че­ские (рас­по­ло­жен­ные в са­мом ги­по­та­ла­му­се); воспринима­ют тем­пе­ра­ту­ру яд­ра те­ла;

• пе­ри­фе­ри­че­ские, в ос­нов­ном — кож­ные, ин­фор­ма­ция от ко­то­рых посту­па­ет в ги­по­та­ла­мус; вос­при­ни­ма­ют тем­пе­ра­ту­ру обо­лоч­ки те­ла.

• Ос­нов­ные вы­хо­ды:

• пу­ти к выс­шим от­де­лам ЦНС для за­пус­ка тер­мо­ре­гу­ля­тор­но­го поведения;

• выс­шие ве­ге­та­тив­ные цен­тры, влияю­щие на те­п­ло­от­да­чу и (у новорож­ден­ных) те­п­ло­про­дук­цию че­рез сим­па­ти­че­ские нер­вы. Активация этих нер­вов при­во­дит к:

• су­же­нию со­су­дов (тор­мо­же­ние — к их рас­ши­ре­нию);

• по­вы­ше­нию по­то­от­де­ле­ния;

• рас­па­ду бу­ро­во­го жи­ра (у но­во­ро­ж­ден­ных) под дей­ст­ви­ем как симпати­че­ских во­ло­кон, так и вы­де­ляю­ще­го­ся из моз­го­во­го ве­ще­ст­ва надпо­чеч­ни­ков ад­ре­на­ли­на;

• центр дро­жи, пу­ти от ко­то­ро­го идут в ко­неч­ном сче­те к a-мо­то­ней­ро­нам спин­но­го моз­га;

• ти­ро­ли­бе­рин, сти­му­ли­рую­щий вы­де­ле­ние аде­но­ги­по­фи­зом ТТГ.

По­сле­до­ва­тель­ность ак­ти­ва­ции раз­ных ме­ха­низ­мов тер­мо­ре­гу­ля­ции следующая.

1. Пер­вы­ми вклю­ча­ют­ся по­ве­ден­че­ские ме­ха­низ­мы: вы­бор оде­ж­ды, по­иск те­п­ло­го или, на­про­тив, про­хлад­но­го по­ме­ще­ния и пр. Эти ме­ха­низ­мы но­сят опе­ре­жаю­щий ха­рак­тер: в от­ли­чие от дру­гих, они на­прав­ле­ны на то, что­бы пре­ду­пре­дить от­кло­не­ния тем­пе­ра­ту­ры те­ла, а не скор­рек­ти­ро­вать уже воз­ник­шие от­кло­не­ния.

2. Ес­ли тем­пе­ра­ту­ра те­ла все же от­кло­ня­ет­ся, то сле­дую­щи­ми вклю­ча­ют­ся нерв­ные ме­ха­низ­мы:

• при ко­ле­ба­ни­ях ок­ру­жаю­щей тем­пе­ра­ту­ры в пре­де­лах зо­ны ком­фор­та — из­ме­не­ние то­ну­са со­су­до­дви­га­тель­ных сим­па­ти­че­ских нер­вов и, как след­ст­вие, су­же­ние или рас­ши­ре­ние со­су­дов;

• при бо­лее низ­ких тем­пе­ра­ту­рах — ак­ти­ва­ция цен­тра дро­жи, а у новорож­ден­ных — ак­ти­ва­ция кож­ных сим­па­ти­че­ских нер­вов и вы­брос ад­ре­на­ли­на, при­во­дя­щие к рас­па­ду бу­ро­го жи­ра;

• при бо­лее вы­со­ких тем­пе­ра­ту­рах — ак­ти­ва­ция хо­ли­нер­ги­че­ских симпати­че­ских нер­вов, при­во­дя­щая к по­вы­ше­нию по­то­от­де­ле­ния.

3. На­ко­нец, при дли­тель­ном (не­сколь­ко не­дель) пре­бы­ва­нии в хо­лод­ном клима­те вклю­ча­ют­ся эн­док­рин­ные ме­ха­низ­мы: ак­ти­ви­ру­ет­ся гипоталамоги­по­фи­зар­но-ти­рео­ид­ная сис­те­ма и вы­бра­сы­ва­ют­ся ти­рео­ид­ные гор­мо­ны, что при­во­дит к по­вы­ше­нию ме­та­бо­лиз­ма, ос­нов­но­го об­ме­на и, как след­ст­вие — те­п­ло­про­дук­ции.

ВЫДЕЛЕНИЕ

1. Значение выделения для организма, роль различных органов в выполнении выделительной функции. Структурно-функциональная характеристика почки: функциональная единица почки, особенности ее кровоснабжения, функции почек.

Выделение – освобождение организма от конечных продуктов обмена, избытка питательных веществ и чужеродных веществ.

В процессе обмена веществ в клетках образуются конечные продукты. Среди них могут быть и ядовитые для клеток вещества. Так, при расщеплении аминокислот, нуклеиновых кислот и других азотсодержащих соединений образуются токсические вещества — аммиак, мочевина и мочевая кислота, которые по мере их накопления подлежат выведению из организма. Должны удаляться кроме того, избыток воды, углекислый газ, яды, которые поступают вместе с вдыхаемым воздухом, поглощаемой пищей и водой, избыток витаминов, гормонов, лекарственные препараты и т. п. При накоплении этих веществ в организме возникает опасность нарушения постоянства состава и объема внутренней среды организма, что может отразиться на здоровье человека.

Почки выделяют практически все азотсодержащие вещества, больше половины воды, минеральные соли, чужеродные вещества, избыток питательных веществ.

Легкие удаляют практически весь образовавшийся в организме СО2, через них выводится вода и некоторые летучие вещества, попавшие в организм.

Железы желудка, кишечника и слюнные могут выделять лекарственные вещества, соли тяжелых металлов, чужеродные органические соединения, небольшое количество мочевины и мочевой кислоты.

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

Потовые железы выводят воду, соли натрия, калия, кальция, креатинин, мочевую кислоту, мочевину.

Сальные железы образуют около 20 гр секрета за сутки, состоящего на 2/3 из воды и на 1/3 из холестерина, метаболитов половых гормонов и кортикоидов, аналогов казеина.

Структурно - функциональная характеристика почки.

Функциональная единица почки – нефрон. Начальный элемент нефрона – почечное тельце – клубочек, представляющий собой клубочек капилляров, окутанный капсулой Шумлянского – Боумена (совокупность капилляров и капсулы). Капилляры клубочка являются разветвлениями приносящей артериолы. Капсула Шумлянского – Боумена двуслойная. Внутренний слой покрывает капилляры клубочка, наружная стенка капсулы образует небольшую полость вокруг клубочка, переходящую в следующий элемент нефрона – проксимальный извитой каналец. Продолжением последнего является петля Генле, имеющая восходящую и нисходящую части. Восходящая часть продолжается в дистальный извитой каналец, который впадает в собирательную трубку.

В почке человека насчитывается около 1,2 нефронов, они расположены в разных слоях почки и имеют функциональные различия. Различают суперфициальные, т.е. поверхностные, интракортикальные и юкстамедуллярные нефроны. Первые два вида расположены в корковом веществе почки. Юкстамедуллярные расположены в мозговом веществе.

Главную роль в мочеобразовании играют корковые нейроны. Главное назначение юкстамедуллярных нефронов – создание высокого осмотического давления в мозговом веществе почки. Важным структурно – функциональным элементом нефрона является юкстагломерулярный комплекс, состоящий из 4 групп клеток. Все клетки расположены в треугольнике, образованном приносящей и выносящей артериолами с основанием, образованным участком дистального извитого канальца. Юкстагломерулярные клетки вырабатывают ренин.

Особенности кровоснабжения почек.

В почке самый большой удельный кровоток.

В клубочковых капиллярах высокое кровяное давление (50 – 60 мм рт ст). Это объясняется близостью приносящей артериолы к аорте и широким ее просветом.

В корковом слое весьма стабильное капиллярное давление и кровоток даже при значительных колебаниях системного АД. Постоянство кровотока коркового слоя обеспечивается миогенным механизмом регуляции.

В корковом слое почки имеется две системы капилляров: первичная – в почечных клубочках и вторичная - околоканальцевая.

Функции почек

1. Экскреторная функция.

Обязательному выделению из организма подлежат продукты обмена белков: мочевина, мочевая кислота и креатинин. Мочевая кислота фильтруется в клубочках почки, затем значительное количество ее вновь реабсорбируется и небольшое количество секретируется в канальцах нефрона. Количество выводимых веществ регулируется почкой таким образом, чтобы не нарушалось постоянство внутренней среды организма.

2. Поддержание важнейших физиологических показателей: рН, осмотического давления, постоянства ионного состава плазмы крови, объема циркулирующей в организме воды, системного АД

3. Выработка БАВ.

Почка продуцирует ферменты – ренин, урокиназу, тромбопластин, тромбоксан, простациклин. Урокиназа активирует плазминоген, вызывающий фибринолиз. Также почка выделяет серотонин, простагландины, брадикинин.

4. Метаболическая функция.

Роль почки в обмене веществ заключается в том, что при гипергликемии в качестве основного источника энергии почки используют глюкозу, при низком уровне глюкозы в крови почки используют преимущественно жирные кислоты.

2. Процессы, обеспечивающие мочеобразование в различных отделах нефрона и их механизмы.

Моча образуется с помощью трех процессов: фильтрации, реабсорбции и секреции, механизмы осуществления которых различны.

1. Фильтрация – переход веществ из крови клубочковых капилляров в капсулу Шумлянского – Боумена под действием гидростатического давления, создаваемого за счет деятельности сердца. Назначение – образование первичной мочи.

2. Реабсорбция – возврат веществ из канальцев в интерстиций и кровь; обеспечивает сохранение необходимых веществ, осуществляется во всех канальцах нефрона.

3. Секреция – транспорт веществ из интерстиция клетками эпителия канальцев в их просвет, идет по всему канальцу нефрона. Назначение – выведение из организма ненужных или токсичных веществ.

3. Роль почечных клубочков в мочеобразовании, факторы, определяющие процесс фильтрации, состав первичной мочи, ее объем, исследование величины клубочковой фильтрации с помощью определения клиренса (коэффициента очищения).

Первичная моча – плазма крови, практически лишенная белков. Она образуется путем фильтрации жидкости из крови, проходящей по капиллярам клубочка.

Факторы, определяющие состав фильтрата:

1. Состав плазмы крови (форменные элементы и белки не проходят через фильтрующую мембрану)

2. Проницаемость фильтрующей мембраны, которая определяется размером ее пор и составных элементов плазмы крови, а также их зарядами.

Факторы, определяющие объем фильтрации:

1. Проницаемость фильтрующей мембраны

2. Площадь фильтрующей мембраны

3. Фильтрационное давление

Первичная моча по своему составу представляет собой плазму, практически лишённую белков. А именно, количество креатинина, аминокислот, глюкозы, мочевины, низкомолекулярных комплексов и свободных ионов в ультрафильтрате совпадает с их количеством в плазме крови. Из-за того, что клубочковый фильтр не пропускает белки-анионы, для поддержания мембранного равновесия Доннана (произведение концентраций ионов с одной стороны мембраны равно произведению их концентраций с другой стороны) в первичной моче концентрация анионов хлора и бикарбоната становится примерно на 5 % больше и, соответственно, пропорционально меньше концентрация катионов натрия и калия, чем в плазме крови. В ультрафильтрат попадает небольшое количество одних из самых мелких молекул белка — почти 3 % гемоглобина и около 0,01 % альбуминов.

Почечный клиренс – объем плазмы крови, полностью очищенный от какого – то вещества за 1 мин.

4. Роль проксимальных извитых канальцев в процессе мочеобразования: реабсорбция (реабсорбируемые вещества, объем реабсорбции, пороговые и беспороговые вещества); секреция.

Главной функцией проксимальных канальцев является реабсорция из первичной мочи необходимых организму веществ, в том числе и большого объема воды – реабсорбируется фактически та же плазма крови, лишенная белков, которая профильтровалась в капсулу ШБ – это обязательная реабсорбция. Здесь реабсорбируется около 65 % всего фильтрата: полностью реабсорбируются белки, аминокислоты, глюкоза, витамины и микроэлементы, почти полностью реабсорбируются фосфаты, сульфаты, основная часть бикарбоната.

Все реабсорбируемые вещества классифицируются на пороговые и беспороговые. Пороговые - вещества, которые выводятся из организма при повышении их концентрации в плазме крови. Это составные части плазмы – глюкоза, аминокислоты. Выделение глюкозы с мочой – глюкозурия. Беспороговые вещества – те, которые выводятся из организма при любой их концентрации в плазме крови – конечные продукты обмена.

Секреция осуществляется первично активно с помощью различных переносчиков. Здесь секретируются: йодсодержащие контрастные вещества, лекарственные вещества, холин, тиамин, серотонин, хинин., водород и аммиак.

5. Значение петли Генле в механизме создания высокого осмотического давления в мозговом слое почки и его значение для осуществления выделительной функции почки (поворотно-противоточная система почки).

Главная функция петли нефрона – создание высокого осмотического давления в мозговом веществе почки. Эту функцию в основном выполняют юкстамедуллярные нефроны, петля которых пронизывает весь мозговой слой почки. По мере продвижения от коркового слоя почки к мозговому осмотическое давление в канальцах и интерстиции возрастает. Это осуществляется в основном с помощью активной реабсорбции Na в восходящем колене петли Генле, за которым идет Cl.

Высокое осмотическое давление создается петлей нефрона благодаря тому, что она работает как поворотно – противоточная система, элементом которой является также и собирательная трубка. Значение высокого осмотического давления в мочеобразовании заключается в том, что оно обеспечивает выполнение функции собирательных трубок, в которых концентрируется моча вследствие перехода воды из них в интерстиций, т.е. в область с высокой осмолярностью.

6. Значение дистальных извитых канальцев и собирательных трубок нефрона в формировании конечной мочи, секреция и реабсорбция электролитов, воды и мочевины (кругооборот ее), гормональный механизм регуляции этих процессов.

Дистальные извитые канальцы полностью располагаются в корковом веществе, начальный их отдел непроницаем для воды и не регулируется АДГ. Деятельность дистальных канальцев регулирует альдостерон. В дистальных канальцах происходит два основных процесса:

1. Практически заканчивается реабсорбция электролитов.

2. В конечной половине реабсорбируется вода. Здесь начинается концентрирование конечной мочи.

В собирательных трубках формируется небольшое количество концентрированной конечной мочи, что обеспечивается работой петли нефрона, создающей высокое осмотическое давление в мозговом слое почки. Образование конечной мочи реализуется с помощью трех основных процессов.

1. Реабсорбция воды. Количество реабсорбируемой воды определяется АДГ.

2. Реабсорбция электролитов. Здесь реабсорбируется около 1 % Na и мало Cl.

3. Реабсорбция мочевины играет важную роль в сохранении высокого осмотического давления в мозговом веществе почки, поскольку мочевина циркулирует между собирательной трубкой и восходящем коленом петли нефрона. Это осуществляется следующим образом. Мочевина легко проходит через стенку восходящей части петли нефрона и нижних отделов собирательных трубок. Вода из собирательных трубок уходит в интерстиций мозгового вещества почки с высокой концентрацией частиц согласно закону осмоса. Т.к. концентрация мочевины в интерстиции мозгового слоя больше, чем в восходящем колене петли нефрона, то мочевина из интерстиция поступает в его просвет согласно концентрационному градиенту.

Далее мочевина с током вторичной мочи из восходящего колена идет в дистальный извитой каналец, а из него в собирательную трубку, затем в интерстиций, и снова все повторяется.

7. Роль почек в поддержании физиологических показателей: механизм регуляции осмотического давления, объема жидкости в организме, содержания электролитов, артериального давления.

Регуляция осмотического давления.

Существует несколько механизмов и все они реализуются посредством изменения интенсивности выведения воды и электролитов. Выведение ругулируется за счет изменения интенсивности фильтрации, секреции и реабсорбции.

Регуляция выделения воды и электролитов.

Главный способ – изменение объема реабсорбции с помощью гормонов – АДГ, альдостерона, натрийуретического гормона.

1. Роль АДГ.

Данный механизм включается с помощью волюморецепторов и осморецепторов. Осморецепторы расположены в пищеварительном тракте, синокаротидной рефлексогенной зоне, гипоталамусе. Возбуждение осморецепторов ведет к поступлению импульсов в гипоталамус и торможению образования и выделения АДГ. В результате выведение воды из организма увеличивается.

Волюморецепторы расположены в полых и других крупных венах около сердца. Импульсы от волюморецепторов поступают в ЦНС по афферентным волокнам блуждающего нерва. Импульсация в ЦНС по блуждающим нервам возрастает, выработка АДГ тормозится

2. Роль альдостерона реализуется посредством изменения количества реабсорбируемого Na. Увеличение концентрации Na в крови сопровождается задержкой жидкости (повышение осмолярности), это вызывает возбуждение осморецепторов. В результате возрастает афферентная импульсация в ЦНС. Вследствие этого затормаживается выработка альдестерона надпочечниками, увеличивается выведение Na и воды.

Регуляция объема воды в организме осуществляется с помощью изменения скорости клубочковой фильтрации за счет изменения фильтрационного давления, которое определяется в основном АД.

Регуляция АД.

Во – первых за счет изменения количества выводимой из организма воды.

Ведущее место в регуляции выведения воды занимает АДГ

Выведение воды регулируется также за счет изменения кровотока в почках. При снижении АД скорость кровотока в прямых сосудах мозгового вещества почки уменьшается, больше накапливается Na и мочевины, повышается его осмолярность, что обеспечивает увеличение объема реабсорбируемой воды из собирательных трубок и подъем системного АД.

Предсердный натрийуретический гормон выделяется клетками предсердий в ответ на повышение в них давления. Он увеличивает выведение NaCl и соответственно воды почками, что способствует снижению АД.

Падение АД вызывает возбуждение симпатических центров, увеличение реабсорбции NaCl, задержку воды в организме и увеличение АД.

АД регулируется с помощью ренин – ангеотензин – альдостероновой системы, что реализуется следующим образом. При снижении АД, потере ионов, избытке К, АД регулируется за счет повышения тонуса сосудов и уменьшения количества выводимой из организма воды с мочой – комбинированная регуляторная система.

В почке вырабатываются БАВ, одни из них расширяют сосуды (простагландины, кинины), другие сужают (РААС).

8. Состав и количество конечной мочи, сравнение ее состава с первичной мочой.

Состав конечной мочи значительно отличается от состава первичной. В ее составе отсутствует сахар, некоторые соли и аминокислоты. При этом в конечной моче увеличивается в несколько раз концентрация вредных веществ. Такие резкие изменения в составе первичной мочи происходят во время второго этапа образования – реабсорбции.

В состав конечной мочи входят мочевина, мочевая кислота, азот, аминокислоты, креатинин, калий, натрий.