Лекция 1 Биохимия выделительной системы

Лекция №1

Биохимия выделительной системы

Функции почек Почки выполняют в организме следующие функции:

1.Регулируют ионный состав и ионный баланс организма

2.Регулируют обмен внеклеточной жидкости в крови

3.Регулируют кислотно – основное состояние

4.Поддерживают постоянство осмотического давления крови и других жидкостей

5.Экскретируют конечные продукты азотистого обмена, и обмена

чужеродных веществ, поступивших извне или образовавшихся в избытке в ходе метаболизма (глюкоза и аминокислоты).

6.Принимают участие в регуляции артериального давления крови.

7.Регулируют эритропоэз (выделяют эритропоэтин, который стимулирует синтез клеток крови в костном мозге).

8.Принимают участие в регуляции процесса свёртывания крови (выделяют урокиназу, которая переводит плазминоген в плазмин, активирующий фибринолиз).

9.Секретируют ряд биологически активных соединений (брадикинин, 1,25 – ОН D3, группу ПГ (простогландинов Е2 и А2), выполняя эндокринную

функцию.

10.Экскреторная (выведение или задержка электролитов, воды, продуктов обмена, ионов водорода).

11.Регуляторная (регуляция артериального давления, гемопоэза, кальция, гемостаза).

Особенности метаболизма почечной ткани:

1.Синтез и потребление большого количества АТФ, так как 80% расходуется на активный транспорт.

2.Аэробный тип метаболизма: потребляют 10% от общего использования О2 организмом (при массе почек – 0,4 % от веса).

3.В корковом веществе активен: аэробный гликолиз, глюконеогенез, Е ЛДГ 1,2 (лактатдегидрогеназа), повышены при острой почечной недостаточности в крови.

4. В мозговом слое - анаэробный гликолиз, активна Е - ЛДГ4,5.

НАДН+Н+ НАД+

5. В почках активен Е – аланин аминопептидаза (ААП3) – 3 –я изоформа. Всего 5 изоформ повышаются при острой почечной недостаточности.

6.Синтезируются инозитфосфатиды для (клеточных мембран) других тканей.

7.В почках протекает 1 – ая стадия синтеза креатинфосфата.

Химический состав мочи 1. Органические компоненты мочи:

А) Мочевина – конечный продукт обмена аммиака (NH3).

Источники NH3: белки, аминокислоты, пептиды

Мочевина повышается при гиперпротеиновой диете, при повышении распада белков.

Б) Мочевая кислота – конечный продукт распада пуриновых оснований. Повышается при подагре, пище богатой нуклеотидами, лейкемии, гепатитах.

В) Креатинин – конечный продукт распада креатинфосфата, образуется в мышцах. Креатинин используется как эндогенное вещество для определения скорости гломерулярной фильтрации.

Г) Гиппуровая кислота – парное соединение, в состав которого входит бензойная кислота и глицин, образуется в печени, повышается при употреблении растительной пищи, богатой ароматическими соединениями, из которых образуется бензойная кислота. При поражении печени, выведение гиппуровой кислоты снижается.

Д) Животный индикан – калиевая соль индоксилсерной кислоты, образуется в печени при обезвреживании индола, поступающего из толстой кишки, где он образуется при гниении триптофана. Выделение животного индикана с мочой свидетельствует о функциональном состоянии печени.

И) Безазотистые органические кислоты – оксалат, лактат, цитрат,

бутират, валерианат, сукцинат, бетта – оксимасляная кислота и другие.

Повышены при усиленной физической нагрузке, особенно – лактат. При алкалозе повышен цитрат и сукцинат.

К) Аминокислоты – продукт распада белков и пептидов. Содержатся в норме до 1 грамма.

Л) Пигменты (урохромы) – придают соломенно – жёлтую окраску моче. К ним относят: стеркабилиноген, глукурониды билирубина, желчные кислоты. Моча темнеет при стоянии за счёт урохромов.

М) Продукты метаболической трансформации гормонов:

катехоламинов, стероидов (17 КС), серотонина.

По содержанию конечных продуктов можно судить о биосинтезе этих гормонов в организме.

Присутствие белкового гормона – хорионического гонадотропина в моче служит показателем беременности.

1. Неорганические компоненты мочи:

В моче присутствуют катионы: Na+, K+, Ca2+, Mg2+, NH4+, и анионы: Cl-, SO42-, HPO42-,H2PO4-, а в следовых количествах и другие ионы: Y-,Fe2+, Mn2+.

Патологические компоненты мочи.

А) Белок. Появление белка в моче - протеинурия. Он появляется при повреждении мочевыводящих путей (внепочечная протеинурия) или базальных мембран нефрона (почечная протеинурия), характерно для пиелонефрита.

Б) Кровь. Симптом появления крови в моче – гематурия. Появление неповреждённых эритроцитов в моче характерно для травм мочевыводящих путей (чаще камней при туберкулёзе, злокачественных новообразованиях).

Появление повреждённых эритроцитов характерно для гломерулонефрита, когда повреждается эпителий почечных клубочков, и эритроцит проходит через клубочковые капилляры и эпителий клубочков и лопается.

Клубочковые

капилляры

Эпителий

клубочков

В) Глюкоза – глюкозурия. Появляется в моче при повышенном употреблении глюкозы, сахарном диабете, стероидном диабете. Г) Фруктоза – фруктозурия появляется при врождённой недостаточности ферментов, превращающих фруктозу в глюкозу. Д) Галактоза – галактозурия, врождённая недостаточность фермента, превращающих галактозу в глюкозу.

Е) Кетоновые тела – кетонурия наблюдается при сахарном диабете, голодании.

Ж) Билирубин – билирубинурия отмечается при желтухах.

З) Креатин – креатинурия выявляется при нарушении превращения

креатина в креатинин.

И) Осадки – фосфатурия, уратурия, оксалатурия.

Выпадение в осадок солей, наблюдается при мочекаменной болезни.

К) Мочевая кислота, её повышение наблюдается при повышенном распаде пуриновых оснований – подагре.

Л) Бактерии – бактериурия выявляется в моче при инфекции мочевыводящих путей.

М) Фенилаланин повышен при фенилкетонурии (дефект Е – фенилаланин – гидроксилазы)

Н) Гомогентизиновая кислота повышена при алкаптонурии (дефект Е – оксидазы гомогентизиновой кислоты).

О) 5 – оксипролин увеличен – показатель интенсивности расщепления коллагена и эластина соединительной ткани.

Процесс образования мочи:

Конечным продуктом деятельности почек является моча. Моча - биологическая жидкость, вырабатываемая почками, и выводимая из организма по системе мочевыводящих путей. Она служит для удаления конечных продуктов обмена (шлаков), избытка соли и воды, а так же посторонних веществ, токсичных образований.

Процесс мочеобразования происходит в нефроне, который является структурно – функциональной единицей почки, и складывается из трёх этапов:

Роль фильтрующей поверхности выполняет мембрана, образованная стенкой кровеносного капилляра клубочка и листком капсулы,

состоящим из однослойного эпителия. Т.о. почечная фильтрационная мембрана состоит из 3-х слоев.

1-Эндотелия капилляров, который содержит небольшие отверстияфенестры, отрицательно заряженные, отталкивающие отрицательно заряженные белки плазмы.

2-Базальная мембрана(образована коллагеном 4 типа и протеогликанами). Базальная мембрана отрицательно заряжена за счет протеогликанов. Между волокнами коллагена и протеогликанов имеются большие промежутки через которые проходит вода и растворенные в ней вещества. 3-Эпителий капсулы. Образует отверстия, называемые продольными порами, через которые проходит первичная моча.

Фильтрационная мембрана проницаема для воды, и всех растворённых в ней компонентов плазмы крови. Она не проницаема для форменных элементов крови, в первую очередь, для эритроцитов и молекул белков.

Поры через которые фильтруется плазма, имеют эффективный средний диаметр 2,9 нм.

Первичная моча – ультрафильтрат плазмы крови, не содержащий белков. Однако в его состав входит много ценных веществ, которые не могут быть выделены из организма. Далее в верхних отделах извитых проксимальных канальцев начинается реабсорбция.

Реабсорбция – обратный захват из первичной мочи в плазму полезных для организма веществ, то есть избирательный транспорт ве-

ществ из канальцев нефрона в капилляры. В проксимальные извитые канальцы поступает первичная моча, или ультрафильтрат плазмы крови.

Процесс реабсорбции, который идёт в этом отделе нефрона, направлен на сбережение воды, солей, и других соединений Различные компоненты плазмы крови – такие как глюкоза аминокислоты, ка-

тионы: Na+, K+, Ca2+, Mg2+, H+, и анионы: Cl-, SO42-, HPO42-,

НСОз-, мочевина, мочевая кислота, креатин, специальными видами транспорта перемещаются назад, в плазму.

фильтрация

реабсорбция

реабсорбция

секреция реабсорбция

секреция

мочевина

сосочек

Виды транспорта различных веществ, в процессе реабсорбции.

У здоровых людей белок в первичной моче полностью отсутствует, так как поры фильтрующей мембраны слишком малы, и не пропускают высокомолекулярные соединения.

Однако, фильтрующая мембрана – динамическая структура, и при определённых обстоятельствах размер её пор может изменяться. Например, при выполнении здоровым человеком тяжёлой работы, белок может появляться в моче.

Профильтровавшийся белок из ультрафильтрата плазмы в извитых канальцах реабсорбируется по механизму пиноцитоза.

Мочевая кислота у здоровых людей выводится в количестве примерно 10% от профильтровавшейся, в норме 90% её реабсорбируется путём простой диффузии (диффундирует сквозь биполярный слой). Мочевина химически инертна. Она легко фильтруется и легко абсорбируется путём простой диффузии до 70%. Однако в норме концентрация мочевины в моче обусловлена реабсорбцией воды и уменьшением объёма ультрафильтрата.

Вода покидает просвет проксимального канальца пассивно. Она уходит вслед за солями по механизму простой диффузии (диффундирует сквозь биполярный слой).

Жидкость, образовавшаяся после реабсорбции – вторичная моча, направляющаяся в почечную лоханку. Далее в нижних отделах извитых проксимальных канальцев начинается процесс секреции некоторых веществ. Благодаря активной секреции из организма удаляются лекарственые препараты, креатинин, Na+, K+, Ca2+, органические кислоты (оксалаты, ураты, фосфаты), NH3, Mg2+, Cl-, НСО3-, НSO42-, мочевая кислота, желчные кислоты,

стеркабилиноген, животный индикан, продукты конъюгации гормонов,

гиппуровая кислота.

В процессе секреции принимают участие различные виды транспорта:

облегчённая диффузия, простая диффузия, активный транспорт,

как и при реабсорбции, только процесс направлен в сторону просвета проксимального канальца нефрона.

Принцип противотока (противоточно поворотный механизм)

нисходящий отдел

петля Генле

собирательная

трубка

вершина восходящий петли Генле отдел