2 курс / Нормальная физиология / Нормальная_физиология_Дегтярева_В_П_,_Будылиной_С_М

•увеличении в конечной моче содержания Na+ (увеличение натрийуреза), что связано с тормозящим действием пептида на секрецию альдостерона, от которого зависит реабсорбция натрия в дистальных канальцах;

•увеличении объема конечной мочи вследствие увеличения скорости фильтрации в клубочках из-за расширения приносящих артериол и снижения реабсорбции воды в канальцах, так как снижается осмотическое давление

интерстициальной жидкости в связи с уменьшением реабсорбции Na+;

•уменьшении секреции ренина клетками юкстагломерулярного комплекса (ЮГА) почек;

•увеличении выделения с мочой Cl~, Mg2+ и Са2+.

Существенную роль в стабилизации осмотического давления плазмы крови играют антинатрийуретические механизмы. Их активация связана с увеличением секреции ренина клетками юкстагломерулярного аппарата почки. Ренин стимулирует секрецию альдостерона клетками, клубочковой зоны коры надпочечников, который активирует реабсорбцию Na+ в дистальных отделах нефрона и собирательных трубках путем увеличения синтеза молекул белков — натриевых каналов и встраивания их в апикальную мембрану эпителиальных клеток. Это предотвращает не только избыточное выведение Na+, но и воды, что обеспечивает восстановление и сохранение объема жидкости в организме. Альдостерон уменьшает реабсорбцию Са2+ и Mg2+ в проксимальных отделах канальцев. Увеличение секреции К связано с увеличением проницаемости мембран эпителиальных клеток для этих ионов.

13.5.2. Участие почек в регуляции кислотно-основного состояния

Поддержание и регуляция КОС осуществляются благодаря буферным системам и нормальной деятельности органов дыхания, регулирующих выделение С02 , а также почек, способных по мере необходимости выводить из организма кислоты и основания. Реакция мочи устанавливается в дистальном отделе нефрона. Реакция ультрафильтрата и мочи в проксимальных канальцах слабоосновная (рН 7,4), однако рН конечной мочи в зависимости от потребностей организма может колебаться в пределах 4,4—8,0. В процессе метаболизма клетки почечного эпителия в нормальных условиях выделяют много кислых продуктов, чем и объясняется тот факт, что конечная моча у человека имеет кислую реакцию. Важную роль в обеспечении КОС играют катионы металлов и, в частности,

508

Na+. Почки сберегают катионы, обменивая их на Н+, который выделяется эпителием дистального отдела нефрона.

Замещение Na+ ионами Н+ ведет к образованию свободных кислот, кислых солей, которые выделяются с мочой при сдвиге КОС в кислую сторону. В дистальных отделах нефрона действует не только Na+—Н+, но и Na+—К+-обмен. Ионы К+ и Н+ конкурируют за обмен на Na+. Количество Н+ и К+, секретируемых и экскретируемых в обмен на Na+, зависит от соотношения между содержанием этих ионов в клетках. При ацидозе или недостаточности К+ секреция Н+ в дистальных отделах нефрона в ответ на реабсорбцию Na+ увеличивается, а К+ снижается. Кислотность мочи возрастает. При относительном преобладании К+ наблюдается обратная картина.

Вместе с тем скорость секреции как Н+, так и К+ изменяется пропорционально интенсивности реабсорбции Na+ в дистальных канальцах. При увеличении реабсорбции Na+ возрастает и секреция почками Н+ и К+. При уменьшении скорости реабсорбции Na+ уменьшается секреция К+ и Н+ и выделение их с мочой.

Н+-ионы могут выделяться с мочой и в соединении с азотом в виде NH4+, который образуется во всех канальцевых клетках. Главным источником аммиака служит глутамин, являющийся продуктом белкового обмена. В водном

выше содержание в моче аммония. В состоянии хронического ацидоза скорость образования NH4+ и его экскреции могут увеличиваться в 10 раз, однако даже в условиях очень тяжелого хронического ацидоза рН мочи не может снижаться ниже 4,5.

13.5.3. Инкреторная функция почек

Почки рассматривают как важный инкреторный орган, так как в них вырабатывается ряд физиологически активных веществ, влияющих на другие органы и ткани, а также на функциональные структуры самих почек.

Инкреторная функция почек связана с функцией гранулярных клеток юкстагломерулярного аппарата (ЮГА), секретирующих ренин. Клетки ЮГА расположены у входа в клубочек между приносящей и выносящей артериолами и частью стенки дистального канальца. В него входят гранулярные клетки приносящей артериолы, клетки плотного пятна дистального канальца и специальные клетки, которые контак-

509

тируют с обеими группами клеток. Гранулярные клетки ЮГА секретируют ренин, который является протеолитическим ферментом.

жК увеличению секреции ренина приводят:

—уменьшение давления крови в приносящей артериоле клубочка и, следовательно, уменьшение степени растяжения ее стенки;

—увеличение концентрации Na+ в моче дистального канальца;

—увеличение симпатических влияний на гранулярные клетки ЮГА, в мембране которых имеются бета-адрено- рецепторы.

жК уменьшению секреции ренина приводят:

—выделение натрийуретического атриопептида;

—увеличение степени растяжения стенки приносящей артериолы клубочка.

Поступая в кровь, ренин превращает ангиотензиноген в малоактивный пептид — ангиотензин I. Ангиотензин I под влиянием ангиотензинпревращающего фермента кининазы-2 превращается в ангиотензин II. Ангиотензин II повышает тонус системных и почечных артериальных сосудов, стимулирует активность симпатической нервной системы, повышает сократимость миокарда, ослабляет клубочковую фильтрацию, способствует формированию мотивации жажды и снижению диуреза, стимулирует образование альдостерона и реабсорбцию натрия.

В эпителиальных клетках проксимальных канальцев почки образуется наиболее важный метаболит витамина D 1,25-ди- гидроксихолекальциферол [l,25(OH)-2D3•]. Этот гормон стимулирует образование в эпителиальных клетках кишечника кальцийсвязывающих и кальцийтранспортных белков, необходимых для всасывания Са2+. Он увеличивает также реабсорбцию этих веществ и в почках. Витамин D3 стимулирует функцию остеобластов и, следовательно, рост и минерализацию костей. Кроме того, через активизацию транспорта Са2+ в клетках разных тканей, в том числе и зубов, он может влиять на их функции.

В перитубулярных клетках почек образуется гормон эритропоэтин, который стимулирует образование эритроцитов путем ускорения деления клеток-предшественниц и синтеза гемоглобина. Кроме того, он увеличивает кровоток в эритропоэтической ткани костного мозга, что сопровождается увеличением выхода в кровь ретикулоцитов из его синусоидов.

Кроме основных биологически активных веществ ренина, кальцитриола, эритропоэтина, в почках образуются так называемые кинины, которые являются сильными вазодилататора-

510

ми, участвующими в регуляции почечного кровотока и выделения натрия.

В мозговом веществе почки синтезируются простагландины, в том числе простагландин Е2 (медуллин), под влиянием которого увеличивается почечный кровоток и выделение Na+ без изменения клубочковой фильтрации. Он также уменьшает чувствительность клеток канальцев к АДГ.

Почки играют определенную роль в процессах свертывания крови. В них синтезируются активатор плазминогена урокиназа и другие вещества, участвующие в этом процессе. Фибринолитическая активность крови, взятой в почечной вене, значительно выше, чем в почечной артерии.

13.5.4.Метаболическая функция почек

Прежде всего следует разграничить понятия «метаболизм почки» и «метаболическая функция почки». Метаболизм почки — это процессы обмена веществ в почке, которые обеспечивают выполнение ее функций. Метаболическая же функция почек связана с поддержанием в жидкостях внутренней среды постоянного уровня белков, углеводов и липидов.

Через мембрану клубочка не проходят альбумины и глобулины, мол. масса которых больше 60 кД, но свободно фильтруются низкомолекулярные белки, пептиды. Клетки проксимального канальца нефрона путем пиноцитоза захватывают и затем расщепляют их с помощью лизосомальных ферментов до аминокислот, которые через базальную плазматическую мембрану транспортируются во внеклеточную жидкость, а затем в кровь, что пополняет ее фонд аминокислот. Расщепляя низкомолекулярные и измененные белки, почки освобождают организм и от биологически активных веществ.

В почках имеется активная система образования глюкозы. При длительном голодании в почках синтезируется примерно половина общего количества глюкозы, поступающей в кровь. Для этого используются органические кислоты. Превращая их в глюкозу (химически нейтральное вещество), почки тем самым способствуют увеличению рН крови. При алкалозе синтез глюкозы из кислых субстратов снижается.

Участие почек в обмене липидов связано со способностью эпителия почек извлекать свободные жирные кислоты из межтканевой жидкости. Эти кислоты в плазме связаны с альбуминами и поэтому не фильтруются. Свободные жирные кислоты включаются в состав триацилглицеридов и фосфолипидов, которые играют важную роль в выполнении различных транспортных функций как в почках, так и в других органах.

511

13.5.5. Роль почек в регуляции минерального обмена в тканях зубов

Главным компонентом минеральной фазы твердых тканей зубов является ГАП (гидроксиапатит). В ионной решетке гидроксиапатита доминирующую долю составляют ионы фосфата и кальция.

Почки принимают участие в поддержании оптимального уровня кальция и фосфата в крови, изменяя их выведение с мочой. Так, действие паратгормона (ПТГ) направлено на сохранение кальция в организме и увеличение его концентрации в крови. При понижении уровня кальция в крови, что может наблюдаться при нарушении всасывания кальция в кишечнике, возрастает выделение ПТГ. Паратгормон увеличивает мобилизацию кальция из костной ткани и повышает реабсорбцию кальция дистальными канальцами почек. Как в проксимальных, так и в дистальных канальцах почки обнаружены специфические рецепторы ПТГ. Однако действие ПТГ на экскрецию кальция в основном обусловлено увеличением реабсорбции этого иона в дистальных канальцах. Наряду с реабсорбцией кальция ПТГ ингибирует реабсорбцию фосфата в плазме крови, способствуя еще большей иммобилизации кальция из костей. Таким образом, влияя на почечные канальцы, ПТГ усиливает свое собственное влияние на кости.

Еще одно влияние ПТГ на обмен кальция и фосфора связано с увеличением образования витамина D3 в почках, который повышает всасывание кальция в кишечнике. Кроме того, витамин D3 увеличивает реабсорбцию фосфата в почках, непосредственно воздействуя на почечные канальцы; при этом реабсорбция кальция тоже увеличивается. Таким образом, действие витамина D3 на почки направлено на обеспечение и сохранение непрерывного притока в организм минеральных веществ для отложения в костях, а также в зубах.

13.6. Регуляция мочеобразовательной функции почек

Нервная регуляция. Почки являются одним из важных эффекторных органов в системе рефлексов, регулирующих постоянство внутренней среды организма. Нервная система оказывает влияние на все процессы мочеобразования — фильтрацию, реабсорбцию и секрецию. Раздражение симпатических волокон приводит к сужению кровеносных сосудов почек. Сужение приносящих артериол сопровождается уменьшением давления крови в клубочках и уменьшением величины фильтрации. При сужении выносящих артериол фильтрационное давление повышается и фильтрация увеличивается. Симпатические влияния стимулируют реабсорбцию

512

Na+. Болевые раздражения приводят к рефлекторному уменьшению мочеотделения вплоть до полного прекращения мочеобразования. Это явление получило название болевой анурии. Механизм болевой анурии заключается в том, что в результате чрезмерной активации симпатической нервной системы при болевых воздействиях и секреции адреналина надпочечниками наступает спазм приносящих артериол, что приводит к резкому снижению клубочковой фильтрации. Помимо этого, в результате активации ядер гипоталамуса увеличивается секреция АДГ, который усиливает реабсорбцию воды и тем самым уменьшает диурез.

Парасимпатические влияния активируют реабсорбцию глюкозы и секрецию органических кислот.

Изменение мочеотделения может быть вызвано условнорефлекторно, что свидетельствует о влиянии на деятельность почек высших отделов ЦНС, в том числе и коры головного мозга.

Гуморальная регуляция. Гуморальному механизму регуляции деятельности почек принадлежит ведущая роль. В целом перестройка уровня функционирования почек, приспособление к непрерывно меняющимся условиям существования организма определяется преимущественно влияниями на гломерулярный и канальцевый аппараты почек гормонов — АДГ, альдостерона, паратгормона, тироксина и многих других. Из них наиболее важными являются первые два.

Антидиуретический гормон, как уже отмечалось выше, усиливает реабсорбцию воды и тем самым уменьшает диурез, что имеет важное значение для поддержания константы осмотического давления крови. При повышении осмотического давления повышается секреция АДГ, и это приводит к отделению концентрированной мочи, что освобождает организм от избытка солей с минимальными потерями воды. Уменьшение осмотического давления крови приводит к снижению секреции АДГ и, следовательно, к выделению менее концентрированной мочи и освобождению организма от излишков воды. При уменьшении секреции АДГ стенки дистальных отделов нефрона становятся практически полностью непроницаемыми для воды, и большое количество ее выводится с мочой; при этом диурез может возрасти до 20 л в сутки. Такое состояние называется несахарным диабетом (несахарное мочеизнурение). Уровень секреции АДГ зависит не только от активности осморецепторов, но и от активности волюморецепторов, которые реагируют на изменение объема внутрисосудистой и внеклеточной жидкости.

Под действием альдостерона увеличивается реабсорбция Na+ и секреция К+ клетками почечных канальцев, уменьшается реабсорбция Са2+ и Mg2t в проксимальных отделах нефрона.

513

13.7. Мочеиспускание и его регуляция

Процесс выведения мочи — это жизненно важный результат деятельности организма, который включает последовательные процессы поступления мочи из почек в почечные лоханки и далее через мочеточники в мочевой пузырь. В эти же процессы включается наполнение мочевого пузыря и выведение мочи из организма.

Мочевой пузырь представляет собой полый гладкомышечный орган. Сначала моча по мочеточникам порционно поступает в мочевой пузырь благодаря их перистальтическим сокращениям. В месте вхождения мочеточников формируется своеобразный клапан, который препятствует обратному выходу мочи из мочеточников в мочевой пузырь. В месте выхода из мочевого пузыря расположены два сфинктера. Первый образован гладкомышечными волокнами, второй — поперечнополосатыми. При пустом мочевом пузыре оба сфинктера сокращены и закрывают выход из мочевого пузыря. При достижении критического уровня объема мочи в пузыре (у человека в пределах 250—300 мл) напряжение мышечной стенки резко нарастает. Давление в мочевом пузыре повышается до 15—16 мм вод. ст., и возникает позыв к мочеиспусканию.

В формировании позыва к мочеиспусканию участвует мощный поток афферентных импульсов от баро- и механорецепторов мочевого пузыря. Возбуждение достигает центров мочеиспускания, которые расположены на уровне II—III поясничных и II—IV крестцовых сегментов спинного мозга, гипоталамических структур и коры большого мозга. Вовлечение коры определяет субъективное ощущение позыва к мочеиспусканию и его осознание.

Импульсы из спинномозговых центров распространяются к мочевому пузырю через симпатические и парасимпатические нервные волокна. Симпатические нервные волокна, иннервирующие мочеточники, мочевой пузырь и его внутренний сфинктер, усиливают перистальтику мочеточника, тормозят тонические сокращения гладких мышц и повышают тонус мочевого пузыря, создавая наилучшие условия для его заполнения. Наружный сфинктер мочеиспускательного канала иннервируется соматическими волокнами ветви полового нерва.

Мочеиспускание — сложный рефлекторный акт, который осуществляется сокращением гладких мышц стенок мочевого пузыря и одновременным расслаблением обоих сфинктеров — мочевого пузыря и мочеиспускательного канала. При этом имеет значение скорость наполнения мочевого пузыря: при медленном его наполнении рецепторы стенок пузыря адаптируются к повышению и их чувствительность уменьшается. При быстром наполнении рефлекторное сокращение

514

пузыря может наступить при более низких величинах давления. В зависимости от условий жизни и работы мочевой пузырь обычно «привыкает» к более или менее значительному наполнению и его рецепторы не сигнализируют о каком-либо дискомфорте вследствие их адаптации к растяжению стенок.

13.8. Выделительная функция других органов

Выделительная функция желудочно-кишечного тракта, помимо удаления непереваренных остатков пищи, реализуется путем экскреции различных веществ пищеварительными железами — слюнными, желудочными, кишечными, а также поджелудочной железой и печенью. Участвует в этом процессе и слизистая оболочка всего пищеварительного канала. Так, например, со слюной удаляются азотистые шлаки, особенно при нарушении выделительной функции почек. При нарушении тканевого дыхания недоокисленные продукты сложных органических веществ также появляются в слюне. При отравлениях у больных с симптомами уремии наблюдается гиперсаливация (усиленное слюноотделение), которую в определенной степени можно рассматривать как дополнительный выделительный механизм.

Через слизистую оболочку желудка выделяются некоторые красители, например метиленовый синий или конгорот. Эта особенность слизистой оболочки желудка в сочетании с эндоскопией используется для диагностики его заболеваний. Кроме того, через слизистую оболочку желудка удаляются соли тяжелых металлов, лекарственные и другие вещества. Поджелудочная железа и кишечные железы также могут экскретировать пурины и лекарственные вещества, соли тяжелых металлов.

Выделительная функция легких. Через легкие с выдыхаемым воздухом удаляются такие конечные продукты, как С02 и водяные пары, а также большинство ароматических эфиров. Через легкие удаляются также сивушные масла, что используется для диагностики алкогольного опьянения. Небольшое количество веществ удаляется со слизью дыхательных органов.

Выделительная функция кожи осуществляется ее железами — сальными, молочными, потовыми. Сальные железы при нормальном функционировании организма не выделяют в большом количестве конечных продуктов обмена. Их секрет служит для смазывания кожи жиром. Выделительная функция молочных желез проявляется в период лактации. При попадании в организм матери токсичных и лекарственных веществ, эфирных масел, алкоголя, наркотиков они выделяются с молоком и оказывают вредное действие на организм ребенка.

515

Г л а в а 14 ФИЗИОЛОГИЯ СЕНСОРНЫХ СИСТЕМ

Постоянный приток информации из внешней и внутренней среды является обязательным условием приспособления организма к среде обитания, формирования адекватного адаптивного поведения. С усложнением строения организма растет вероятность нарушения деятельности его систем за счет влияний окружающей среды. Чем сложнее строение организма, тем шире репертуар его адаптивных реакций. Вместе с тем возрастает и необходимость оценки состояния внутренней среды организма. Необходимость поддержания гомеостаза требует постоянного притока информации; поставляют эту информацию сенсорные системы.

Сенсорные системы — совокупность специализированных периферических (рецепторных) и центральных структур нервной системы, обеспечивающих трансформацию энергии раздражителя в нервный процесс, передачу информации в высшие отделы ЦНС, ее восприятие и анализ, а также настройку отдельных составляющих системы в соответствии с потребностями организма.

Результатом работы сенсорных систем является идентификация, классификация и опознание раздражителя. Эти процессы осуществляются с участием высших отделов мозга, так как связаны с анализом и синтезом сведений о сигнале.

Любой раздражитель многогранен. Различные его характеристики воспринимаются нашими органами чувств, реагирующими на какое-то одно качество сигнала, поэтому раздражитель перестает существовать как единое целое, предстает в виде комплекса различных признаков. В результате их оценки мозгом возникает определенное ощущение формы, цвета, температуры, запаха и других свойств раздражителя. Такое разделение раздражителей внешней или внутренней среды организма на составные признаки, происходящее при восприятии, называется физиологическим анализом.

Процессы синтеза информации о различных свойствах и качествах раздражителя, происходящие в высших отделах ЦНС, приводят к формированию нервной модели стимула. Эта нервная модель хранится в аппаратах долговременной памяти. Информация о реально действующем раздражителе сопоставляется с нервной моделью, с генетически заложенной информацией или другими нервными моделями стимулов. На этой основе формируется образ действующего раздражителя. Конечной и наиболее сложной операцией является опознание раздражителя. Оно заключается в отнесении образа раздражителя к определенному классу объектов или явлений, с которым ранее встречался организм. Опознание завершается

517