Выделительная система

Метаболические процессы, происходящие в каждой клетке, наряду с образованием полезных, нужных клетке и организму веществ, наряду с производством энергии и выполнением физиологических функций, приводят к образованию отработанных продуктов и шлаков, которые необходимо удалить из организма. В самых больших количествах в результате окислительных реакций образуются вода и углекислый газ. Поступая из работающих клеток в кровь, углекислый газ соединяется с гемоглобином либо просто растворяется в плазме и переносится с током крови к легким, где выбрасывается из организма в процессе дыхания. Небольшая часть метаболической воды (т.е. воды, образовавшейся в результате внутриклеточных биохимических реакций) также выходит из организма через легкие, поскольку выдыхаемый воздух всегда насыщен парами воды. Однако большая часть воды, а также другие — негазообразные — вещества, подлежащие удалению, выводятся из организма иным путем. Некоторая их часть (иногда довольно значительная) выводится в виде пота — особенно при тяжелой и длительной мышечной работе, а также в условиях жары. Но все же большая часть (до 80%) метаболической воды и растворенных в ней конечных продуктов обмена выводится через почки.

Почки в организме человека являются полифункциональным органом. Они не только выводят лишнюю воду, соли, мочевину и другие ненужные вещества из организма, но также обеспечивают постоянство (гомеостаз) концентрации осмотически активных веществ (осморегуляция), объема жидких сред организма, концентрации отдельных ионов (ионорегуляция) и кис- лотно-щелочное равновесие. Кроме того, почки вырабатывают некоторые гормоны и др. биологически активные вещества, участвующие в регуляции обменных процессов в организме.

Развитие почки как органа. Почки формируются на ранних стадиях развития. Уже на 9-й неделе внутриутробной жизни почки плода начинают функционировать. Изменение потребления воды и солей матерью вызывает адекватное изменение почечной функции у плода. К моменту рождения масса почек у детей сост. 50 г. Почки новорожденного имеют дольчатое строение, которое обычно исчезает к 2-5 годам.

Наиболее интенсивный рост наблюдается в первые 1,5—2 г. жизни, в 8—10 и 14—18 лет. К 22—25 годам почки достигают веса 270 г. К 5—6 годам иннервация почек у детей соответствует таковой у взрослых.

Механизм работы почек. К почкам — парному бобовидному органу, расположенному с двух сторон от позвоночника в поясничном отделе брюшной полости, — подходят крупные кровеносные сосуды. Кровь приносит с собой воду и растворенные в ней продукты, подлежащие удалению. В ткани почек кровеносные сосуды многократно разветвляются и превращаются в тончайшие капилляры, которые сворачиваются во множество клубочков. Каждый такой клубочек окружен специальной почечной капсулой, в которой собирается первичная моча. Из капсулы выходит извитой каналец, по которому моча продвигается от клубочка в сторону лоханки. Каналец оплетен кровеносными капиллярами, тесно соприкасающимися со стенками извитого канальца. Капилляры соединяются в более крупные сосуды (венулы) и впадают в почечную вену, которая и выносит из почек уже очищенную кровь. Капилляры вместе с капсулой и почечным канальцем представляют собой единое анатомо-физиологическое устройство, которое называется нефрон. Таких нефронов в каждой почке около 1 млн. Общая длина почечных трубочек, по которым проходит жидкость в процессе их работы, достигает 130 км.

Кровь поступает в капиллярную сеть нефрона под большим давлением. Стенки капилляров не пропускают кровяные клетки, зато жидкая фракция крови почти полностью выходит в полость капсулы. Так образуется первичная моча, которая практически не отличается по составу от плазмы крови. За сутки ее образуется около 170 л. Очевидно, что выделение такого количества ^{жидкости} из организма невозможно. Поэтому вслед за клубочковой фильтрацией наступает другой этап работы почек — реабсорбция, т.е. возврат в кровь воды и целого ряда нужных организму веществ. Эти процессы протекают в месте плотного соприкосновения капилляров с почечным извитым канальцем. Сначала капилляры вновь набирают утерянную в процессе фильтрации воду, происходит выравнивание концентраций одних солей и метаболитов и повышение концентрации других, которые подлежат выделению. Клетки почек тратят на эту работу довольно значительное количество энергии. В результате моча сильно концентрируется, и ее объем достигает 1,5—2 л в сутки. По мочеточнику готовая моча поступает в мочевой пузырь.

Возрастные особенности выделительной функции. Важным условием эффективной деятельности почек является адекватный уровень их кровоснабжения. В условиях покоя у новорожденных в почки поступает всего 5 % минутного объема крови, тогда как у взрослых - 20—25 %. Значительное увеличение почечного кровоснабжения наблюдается в течение 8—10 нед после рождения. Уже к 3-му году жизни суммарный почечный кровоток практически достигает уровня взрослого человека.

Новорожденные при любом водном режиме выводят гипотоническую (малоконцентрированную) мочу. В основе низкой концентрирующей способности их почек лежат:

1) морфологическая незрелость почек;

2) положительный азотистый баланс;

3) нечувствительность почек к антидиуретическому гормону.

При искусственном вскармливании коровьим молоком, содержащим больше солей и белков по сравнению с женским, концентрирующая способность развивается раньше, чем при грудном питании.

Из-за сниженной способности концентрировать мочу ребенок затрачивает примерно вдвое больше воды, чем взрослый, на выведение одного и того же количества осмотически активных веществ. Вместе с высокими потерями воды через кожу и легкие это создает известную напряженность водного баланса ребенка. При грудном вскармливании эта напряженность выражена меньше, чем при вскармливании коровьим молоком. Замена женского молока эквивалентным количеством коровьего увеличивает нагрузку на почки в 4,5 раза. Соответственно, возрастает и потребность в воде. Способность к реабсорбции у детей раннего возраста снижена по сравнению со взрослыми. Так, канальцевая реабсорбция жидкости у новорожденных составляет 78—89 %, а у взрослых — 98—99,5 %.

Созревание осморегулирующих механизмов у человека проходит несколько этапов, наиболее важные вехи на этом пути — возраст 7—8 мес, 2—3 года и 10—11 лет. Тем не менее относительная, напряженность водно-солевого обмена, особенно в экстремальных ситуациях, отмечается в течение всего периода детства.

Регуляция кислотно-щелочного равновесия. Почки участвуют в поддержании кислотно-щелочного равновесия благодаря способности секретировать водородный ион, выделяя кислую мочу Ребенок уже с первых дней жизни может выделять кислую мочу, однако эта способность у него ниже, чем у взрослого. Так, почка взрослого выводит за 8 ч 20% от общего количества введенной кислоты, а детская — только 10%. Однако в норме почки ребенка способны удовлетворительно поддерживать это равновесие, особенно при грудном вскармливании.

Возрастные особенности водно-солевого обмена. Формирование гомеостатических функций почек отражает их способность к сохранению водно-солевого баланса организма, который oпределяется количеством жидкости в различных средах, их ионным ставом, осмолярностью и кислотно-щелочным равновесием

Наиболее распространенным и важным соединением в организме человека является вода. В водной среде осуществляются все химические, обменные и транспортные процессы, она служит, универсальным растворителем продуктов питания и обмена На долю жидкости приходится 58—80 % массы тела.

К моменту рождения ребенка содержание воды в организме составляет 75—80 % его массы и зависит от степени зрелости. У недоношенных количество жидкости больше в связи с незрелостью регуляторных механизмов, повышенной гидрофильностыо тканей и незначительным содержанием жира. С возрастом относительное количество ее уменьшается, особенно интенсивно в первые годы жизни. К 3—5 годам общее количество жидкости (в %) достигает уровня взрослого человека (табл. 7).

Вода в организме находится в трех секторах: сосудистом (плазма крови), интерстициальном (межтканевая жидкость) и внутриклеточном (клеточная плазма). Распределение жидкости в них зависит от возраста. По мере развития организма относительный объем внеклеточной жидкости уменьшается главным образом за счет интерстициалъного пространства, а внутриклеточный сектор возрастает в основном благодаря увеличению количества клеток.

Несмотря на то что в раннем возрасте на единицу массы тела приходится больше воды, детский организм существенно хуже взрослого противостоит потерям жидкости. Такое напряжение водного баланса в определенной степени связано с тем, что у детей интенсивность обмена веществ и площадь поверхности тела относительно больше, чем у взрослых. В результате этого потери воды через легкие и кожу у новорожденных в 2 раза превышают аналогичные потери у взрослых. На выведение одного и того же количества органич. и неорганич. веществ новорожденные дети затрачивают в 2-3 раза больше воды, чем взрослые. Именно поэтому повышена потребность ребенка в воде.

У детей по сравнению со взрослыми существенно выше суточный обмен воды, кроме того, фиксированный резерв жидкости весьма мал, вода более подвижна в связи с недоразвитием соединительной ткани. У новорожденных и грудных детей не развито чувство жажды, что также обуловливает их склонность к обезвоживанию.

В целом у детей водный обмен характеризуется высокой лабильностью и напряженностью, а при патологических состояниях значительно быстрее, чем у взрослых, развиваются его нарушения.

Регуляция водно-солевого обмена. Поддержание осмотической концентрации, ионного состава и объема жидкостей внутренней среды организма обеспечивается деятельностью специальных нейро-гормональных систем, в основе которых лежат осмо-, ионо-волюморегулирующие рефлексы. Информационным звеном этих рефлексов являются специфические осмо-, ионо- и волюморецепторы, широко представленные в организме человека. Особое значение имеют рецепторы, локализованные в кровеносных судах и ткани печени, поскольку они первыми улавливают отклонения физико-химических показателей крови при всасывании воды, солей и питательных веществ из желудочно-кишечного тракта. В управлении гомеостатической деятельностью почек yчавствуют гипоталамус, ретикулярная формация и кора больших полушарий. Активность почки регулируется двумя гормонами физа — вазопрессином и окситоцином. Наряду с этими гипофизарными нейропептидами, значительную роль в регуляции почечных процессов играют минерало- и глюкокортикоиды коры надпочечников, гормоны щитовидной и паращитовидной желез, инсулин, и др.

В процессе онтогенеза происходит постепенное созревание различных элементов функциональной системы, регулирующей вод-солевой гомеостаз, благодаря чему увеличиваются резервные возможности организма по поддержанию водно-электролитного равновесия. Морфофункциональное развитие почек происходит в течение длительного времени. Раньше всего возникает способность системы регулировать содержание воды в организме. Поэтому уже к 7 годам детский организм достаточно эффективно устраняет избыток воды и экономит жидкость при ее недостатке. Что же касается ионной регуляции, то она формируется только к 10—11 годам. При этом у детей одного и того же календарного возраста не всегда одинаковый уровень развития функций почек. То есть у разных детей-одногодок уровень развития гомеостатической системы может соответствовать более старшему или более младшему возрасту.

Мочеиспускание. Поступающая по мочеточнику моча собирается в мочевом пузыре — гладкомышечном мешковидном органе, внутренние стенки которого выстланы эпителиальной тканью, а выход из него запирается специальным кольцеобразным мышечным сфинктером. Скопившаяся в мочевом пузыре моча растягивает его стенки и раздражает расположенные там механорецепторы. Дуга мочеиспускательного рефлекса замыкается через спинномозговой центр, расположенный в крестцовом отделе. Импульсы от спинного мозга заставляют сфинктер расслабиться, а гладкую мускулатуру стенок пузыря сократиться. В результате моча выливается наружу через мочеиспускательный канал. Однако все взрослые млекопитающие, в том числе человек, умеют сознательно управлять актом мочеиспускания. Это обеспечивается контролем со стороны коры головного мозга на основе условных рефлексов. Обычно эти рефлексы у детей формируются к 2 годам настолько прочно, что спонтанное мочеиспускание не происходит ни днем, ^Ни ночью. Однако разного рода стрессы, переутомление, переохлаждение, нарушения сна, неправильный двигательный режим, также чрезмерные физические и психические напряжения могут приводить к ослаблению этого рефлекса даже у детей школьного возраста вплоть до полового созревания. Тогда возникает ночное недержание мочи — энурез. Дети нередко очень чувствительны _{к этому} своему «недостатку», хотя их вины в этом обычно нет. Ни в коем случае нельзя упрекать и тем более наказывать ребенка в подобной ситуации. Помочь в преодолении этого функционального нарушения могут врачи — психоневролог, уролог и невропатолог.

Возрастные особенности деятельности эндокринной системы.

Железы внутренней секреции, или эндокринные, не имеют выводных протоков и выделяют секрет непосредственно во внутреннюю среду – кровь, лимфу, тканевую и спинномозговою жидкости. Это отличает их от желез внешней секреции (пищеварительных) и экскреторных желез (почек и потовых), которые выделяют секрет, который образуется в них во внешнюю среду. В эндокринных железах синтезируются разнообразные химические вещества - гормоны, действующие на обмен веществ в ничтожно малых количествах. Гормоны регулируют все функции как катализаторы - через кровь и через нервную систему. Они' имеют большое значение для умственного и физического развития, роста, изменений строения организма и его функций и определяют половые различия.

Многие гормоны влияют на формирование организма уже на ранних стадиях внутриутробного развития. С возрастом функции и строение желез внутренней секреции значительно изменяются. Некоторые эндокринные железы особенно интенсивно функционируют в детском, другие - в зрелом возрасте.

Щитовидная железа. Состоит из перешейка и двух боковых долей и расположена на шее впереди и по бокам трахеи. С возрастом строение железы изменяется, особенно в период полового созревания. К старости вес железы падает: больше у мужчин, чем у женщин. Железа секретируст два гормона - тироксин и трийодтиронин. Оба гормона образуются в щитовидной железе одновременно и непрерывно. У взрослых при гиперфункции железы увеличивается расщепление белков и наступает исхудание, у детей, наоборот, увеличивается синтез белка, ускоряются рост и формирование организма. Гормоны щитовидной железы повышают иммунитет.

Околощшиовидные (паращитювибиые) железы. У человека четыре железы. Они расположены на задней поверхности щитовидной железы. В этих железах образуется паратиреоидный гормон, или паратгормон и кальцитонин. Паратгормон выделяется непрерывно, он регулирует развитие скелета и отложение кальция в костях, Кальцитонин снижает содержание кальция в крови, секреция его усиливается при величении содержания кальция в крови. Атрофия данных желез вызывает тетанию (судорожную болезнь), которая возникает в результате значительного повышения возбудимости центральной нервной системы. При хронической гиперфункции желез уменьшается содержание кальция в костях, они разрушаются и становятся ломкими, расстраиваются сердечная деятельность и пищеварение, снижается сила мышечной системы.

Зобная (вилочковая) железа. Состоит из правой и левой неодинаковых долей, объединенных соединительной тканью. Железа расположена в грудной полости за грудиной. Наибольший абсолютный вес железы приходится на подростковый возраст, затем он убывает. Гормон, выделяемый вилочковой железой, неизвестен, но предполагается, что он участвует в созревании лимфоцитов. Железа усиливает рост организма и задерживает соли кальция в костях. После се удаления резко усиливается развитие половых желез, а когда задерживается перерождение железы, то замедляется и развитие половых желез. Железа тормозит половое развитие и регулирует иммунитет.

Надпочечниковые железы. Желез две, они охватывают верхние концы каждой почки. Надпочечники состоят из двух слоев: коркового и мозгового. Оба слоя выполняют разные функции. В корковом слое образуются кортикостероиды, по химическому строению близкие к половым гормонам. В корковом слое образуются мужские и женские половые гормоны. У детей они участвуют в развитии половых органов до полового созревания. Количество половых гормонов коркового слоя с 20 до 40 лет наибольшее. Гормоны коры надпочечников участвуют в защитных реакциях организма на сильные неблагоприятные воздействия, которые вызывают напряжение (стресс). В период полового созревания секреция гормонов коры надпочечников наибольшая. Гипофункция вызывает бронзовую, или аддисонову болезнь. При этой тяжелой болезни появляются все возрастающая мышечная слабость и повышенная утомляемость, сильное исхудание и бронзовый цвет кожи. Гиперфункция приводит к преждевременному образованию половых гормонов, что вызывает раннее половое созревание, У мальчиков 4-6 лет появляется борода, возникает половое влечение, и развиваются половые органы, у девочек 2 лет наступает менструация. В мозговом слое непрерывно образуется из тирозина очень активный гормон адреналин и немного норадреналила, который секретируется быстрее адреналина и превращается в него. Адреналин усиливает и учащает деятельность сердца, суживает кровеносные сосуды кожи, внутренних органов, тормозит движение желудка и кишечника, резко увеличивает обмен веществ. повышает содержание сахара в крови. В малых дозах адреналин возбуждает умственную деятельность, а в больших дозах - тормозят.

Гипофиз (нижний мозговой придаток). Гипофиз - ведущая железа внутренней секреции, изменяющая функции всех эндокринных желез и многие функции организма. Расположен в турецком седле основной кости черепа непосредственно под головным мозгом. В гипофизе людей различают 2 доли: более крупная передняя железистая, или аденогипофиз, и задняя - нейрогипофиз. Средняя доля у взрослых почти отсутствует и больше развита у детей. В гипофизе вырабатывается 22 гормона. Большинство из них образуется в аденогипофизе. Гормон роста (соштотропный гормон) ускоряет рост при относительном сохранении пропорций тела. Гонадотропные гормоны ускоряют развитие половых желез и увеличивают образование половых гормонов. Лактотропный гормон возбуждает отделение молока. Тиреотропный гормон возбуждает секрецию гормонов щитовидной железы. Паратиреотропный гормон вызывает увеличение функций околощитовидных желез и повышает содержание кальция в крови. Панкреотропный гормон оказывает влияние на развитие и функции внутрисекреторной части поджелудочной железы. Адренокортикотропный гормон увеличивает секрецию глюкокортикоидов. Гормоны белкового, жирового и углеводного обменов регулируют эти виды обмена. В нейрогипофизе образуются гормоны: вазопрессин (регулирует водно-солевой обмен, повышает кровяное давление) и окситоцин (вызывает сокращение гладкой мускулатуры матки и кишечника). Гормоны гипофиза влияют на высшую нервную деятельность: в малых дозах повышают, а в больших понижают ее.

У детей до окончания окостенения длинных костей гиперфункция передней части аденогипофиза вызывает гигантизм, гиперфункция после окончания окостенения вызывает непропорциональный рост частей тела, а гипофункция в раннем детстве - карликовый рост при нормальном умственном развитии и сохранении относительно правильных пропорций тела.

Эпифиз (верхний мозговой придаток). Расположен на заднем конце зрительных багров и на четверохолмии и соединен со зрительными буграми. Эпифиз развивается до 4 лет, а затем начинает атрофироваться, особенно после 7 - 8 лет. Он активно функционирует у подростков и юношей. Уменьшенная секреция имеется и у взрослых. У неполовозрелых он задерживает половое развитие, а у половозрелых тормозит функцию половых желез. В нем выделяется гормон, который, действуя на гипоталамическую область, тормозит образование в гипофизе гонадотропных гормонов, что вызывает угнетение внутренней секреции половых гормонов. Гормон эпифиза мелатонин в отличие от интермедина сокращает пигментные клетки. Эпифиз влияет на углеводный обмен.

Смешанные железы. Смешанные железы являются органами как внешней, так и внутренней секреции. К ним относятся поджелудочная железа и половые железы.

В побжедудочиои железе образуются гормоны глюкагон и инсулин. Инсулин уменьшает содержание сахара в крови, задерживает воду в тканях, уменьшает образование углеводов из белка и жира. Глюкагон увеличивает содержание сахара в крови, повышает переход гликогена в глюкозу. Оба гормона действуют на углеводный обмен, активизируя ферменты. Стойкое уменьшение секреции инсулина приводят к диабету – сахарному мочеизнурению. В клетках эпителия выводных протоков поджелудочной железы образуется гормон липокаин. который повышает окисление в печени высших жирных кислот и тормозит ее ожирение. Гормон поджелудочной железы ваготонин увеличивает активность парасимпатической системы, а гормон центропнеин возбуждает дыхательный центр и способствует переносу кислорода гемоглобином.

Половые железы. Семенники (яички) интенсивно растут до 1 года и с 10 до 15 лет. Период полового созревания мальчиков с 15 - 16 до 19 -20 лет. Он индивидуально колеблется. Предстательная железа окончательно развивается примерно к 17 годам. Мужские половые гормоны - андрогены образуются в интерстициальных клетках, которые названы железой половой зрелости, или пубертатной. Андрогены: тестостерон, андростандион, андрестерон и др. Женские половые железы - яичники имеют различные размеры, форму и вес в зависимости от возраста и индивидуальности. Яичник состоит из двух слоев: коркового и мозгового. В корковом слое образуются яйцевые клетки. Мозговой слой состоит из соединительной ткани, содержащей кровеносные сосуды и нервы. Период полового созревания продолжается у девочек с13 - 14 до 18 лет. Половой цикл у женщин проявляется в менструации. Эстрогены: эстрон, или фолликулярный гормон, эстриол и эстрадиол. Они образуются в яичниках, где одновременно секретируется небольшое количество андрогенов. В желтых телах и плаценте образуется прогестерон.

Половые гормоны оказывают существенное влияние на обмен веществ. Андрогены возбуждают синтез белка в организме и в мышцах, что увеличивает их массу, способствуют образованию костей и поэтому повышают массу тела. Они уменьшают синтез гликогена в печени. Эстрогены, наоборот, увеличивают синтез гликогена в печени и отложение жира в организме, Половые гормоны обусловливают количественные и качественные особенности обмена веществ мужского и женского организмов, определяющие развитие наружных и внутренних половых органов, т.е. первичных половых признаков. Также определяют развитие и вторичных половых признаков: характерное строение тела, сравнительно высокий рост, сравнительно узкий таз, усы борода, волосистость груди, рук и ног, низкий голос у мужчин; xapaктерное строение тела, сравнительно низкий рост, сравнительно широкий таз, высокий голос. отложение жира на лобке и ягодицах, развитие грудных желез у женщин.

Половое развитие. Время наступления полового созревания зависит от наследственности, питания, условий жизни, здоровья, климата. У мальчиков половое созревание начинается с 10 - 11 лет. что прояляется в росте полового члена, яичек и предстательной железы. С 12 - 13 лет изменяется форма гортани и становится низким голос, с 13 - J4 лет начинается формирование мужского типа скелета и появляется оволосение на лобке по мужскому типу. С 15 - 16 лет усиливается рост волос в подмышечных впадинах и на лобке, начинают расти усы и борода, появляется сперматогенез, а также поллюция, или самопроизвольное извержение семени во сне.

Половое развитие девочек начинается раньше, чем мальчиков. С 8 лет начинает формироваться женский тип скелета, становится шире таз. С 10 - 12 лет формируются молочные железы, с 13 - 15 лет ускоряется рост, появляется оволосение в подмышечных впадинах и на лобке по женскому типу, начинаются менструации, а, следовательно, овуляции. Время появления первой менструации зависит от условий жизни и труда (у жительниц деревни позднее, чем в городе), питания (у питающихся преимущественно мясной пищей раньше), климата (на юге в среднем, на 1.5 года раньше, чем на севере), национальности, индивидуальных особенностей.

Умственное развитие детей при раннем половом развитии не отличается от нормального для соответствующего возраста. Щитовидная, зобная железы, эпифиз регулируют внутреннюю секрецию половых желез, а, следовательно, и половое развитие. Кастрация в раннем: детском, возрасте приводит к недоразвитию первичных половых признаков, а также к отсутствию вторичных половых признаков и появлению бесполого типа. У кастрированных отмечаются резкие нарушения психики, слабость воли и апатия. Андрогены и эстрогены секретируются в мужских и женских половых железах одновременно и влияют друг на друга.