Лекция № 6 Выделение. Функции почек.

План

1. Понятие о выделении,

2. Функции почек

3. Выделительная функция почек (фильтрация, реабсорбция, секреция)

4. Мочевыведение и мочеиспускание

5. Регуляция мочеобразования

6. Выделительная функция потовых желез.

1 вопрос Основной физиологической функцией выделительных процессов

является освобождение организма от конечных продуктов обмена веществ, избытка воды, органических и неорганических соединений, т. е. сохранение постоянства внутренней среды организма.

Выделительные функции у человека осуществляются многими органами и системами организма: почками, желудочно-кишечным трактом, легкими, потовыми, сальными железами и др. Через почки у человека удаляются избыток воды, солей и продукты обмена веществ. Желудочно-кишечный тракт выводит из организма остатки пищевых веществ и пищеварительных соков, желчь, соли тяжелых металлов и некоторые лекарственные вещества. Через легкие выделяются углекислый газ, пары воды и летучие вещества (продукты распада алкоголя, лекарственные вещества). Потовые железы удаляют воду, соли, мочевину, креатинин и молочную кислоту; сальные железы — кожное сало, образующее защитный слой на поверхности тела. Ведущая роль в выделительных процессах и сохранении гомеостаза принадлежит почкам и потовым железам.

2 вопрос Почки выполняют целый ряд выделительных и гомеостатических функций в организме человека. К ним относятся: I) поддержание нормального содержания в организме воды, солей и некоторых веществ (глюкоза, аминокислоты); 2) регуляция рН крови, осмотического давления, ионного состава и кислотно-щелочного состояния; 3) экскреция из организма продуктов белкового обмена и чужеродных веществ; 4) регуляция кровяного давления, эритропоэза и свертывания крови; 5) секреция ферментов и биологически активных веществ (ренин, брадикинин, простагландины и др.). Таким образом, почка является органом, обеспечивающим два главных процесса — мочеобразовательный и гомеостатический.

Основные функции почек осуществляются в нефронах. В каждой почке человека име-ется около одного миллиона нефронов, являющихся ее функциональными единицами и включающими мальпигиево (почечное) тельце и мочевые канальцы.

Мальпигиево тельце состоит из капсулы Шумлянского-Боумена, внутри которой находится сосудистый клубочек (рис. 22). В корковом слое расположено около 75% капсул и извитых канальцев. В пограничной зоне (между корковым и мозговым слоем) – юкстамедуллярная зона — располагаются остальные капсулы; извитые канальцы этого комплекса находятся у границы с почечной ло-ханкой. Юксамедуллярные нефроны отличаются от корковых некоторыми особенностями в строении и кровоснабжении (одинаковый диаметр приносящих и выносящих артериол). Считают также, что юкстамедуллярный комплекс выполняет эндокринную роль (образуется ренин), стимулирует секрецию гормона альдостерона надпочечниками и регулирует водно-солевой баланс. Капсула Шумлянского- Боумена имеет форму двустенной чаши и образована вдавлением слепого расширенного конца мочевого канальца в ее просвет. Внутренняя стенка капсулы, состоящая из однослойного плоского эпителия, тесно соприкасается со стенками капилляров сосудистого клубочка, образуя базальную фильтрующую мембрану. Между ней и наружной стенкой капсулы находится щелевидная полость, в которую поступает плазма крови, фильтрующаяся через базальную мембрану из капилляров клубочка.

Клубочек состоит из приносящей артерии, сложной сети артериальных ка-пилляров и выносящей артерии. Диаметр выносящей артериолы меньше, чем приносящей, что способствует поддержанию в капиллярах клубочков относительно высокого кровяного давления.

Мочевые канальцы начинаются от щелевидной полости капсулы, которая непосредственно переходит в проксимальный (каналец первого порядка) извитой каналец. В некотором отдалении от капсулы проксимальный каналец выпрямляется и образует петлю Генле, переходящую в дистальный (каналец второго порядка) извитой каналец, открывающийся в собирательную трубку. Собирательные трубки проходят через мозговой слой почки и открываются на верхушках сосочков. Собирание конечной мочи происходит в почечных лоханках, куда открываются почечные чашечки.

В обычных условиях через обе почки, составляющие лишь 0,43% массы тела человека, проходит около 25% объема крови, выбрасываемой сердцем. Кровоток в коре почки достигает 4-5 мл • мин~' на 1 г ткани — это наиболее высокий уровень органного кровотока. Особенность почечного кровотока заключается также в том, что несмотря на существенные колебания артериального давления, кровотоки почках остается постоянным. Это обусловлено специальной системой саморегуляции кровообращения в них.

Вопрос

Согласно современным представлениям, образование конечной мочи является результатом трех процессов: фильтрации, реабсорбции и секреции.

Процесс фильтрации воды и низкомолекулярных компонентов плазмы через стенки капилляров клубочка происходит только том случае, если давление крови в капиллярах (около 70 мм рт. ст.) превышает сумму онкотического давления белков плазмы (около 30 мм рт. ст.) и давления жидкости (около 20 мм рт. ст.) в капсуле клубочка. Таким образом, эффективное фильтрационное давление, определяющее скорость клубочковой фильтрации, составляет около 20 мм рт ст.

Фильтрат, поступивший в капсулу Шумлянского-Боумена, составляет первичную мочу, которая по своему содержанию отличается от состава плазмы крови только отсутствием белков. В сутки через почки человека протекает 1500-1800 л крови, и из каждых 10 л крови, проходящей через капилляры клубочков, образуется около 1 л фильтрата, что составляет в течение суток 150-180л первичной мочи. Такая интенсивная фильтрация возможна только в условиях обильного кровоснабжения почки при особом строении фильтрационной поверхности капилляров клубочка, в которых поддерживается высокое давление крови.

Канальцевая реабсорбция или обратное всасывание происходит в извитых канальцах и петле Генле, куда поступает образовавшаяся первичная моча. Из 150-180 л первичной мочи реабсорбируется около 148-178 л воды. В почечных канальцах остается небольшое количество жидкости— вторичная (конечная) м о ч а, с уточный объем которой равен около 1.5л. Через собирательные трубки, почечные лоханки и мочеточники она поступает в мочевой пузырь. Такое значительное обратное всасывание объясняется тем, что общая суммарная площадь канальцев почек человека составляет 40-50 м2, а длина всех извитых канальцев до-стигает 80-100 км. Длина канальцев одного нефрона не превышает 40-50 мм. Ре-абсорбции подвергаются кроме воды многие необходимые для организма органи-ческие (глюкоза, аминокислоты, витамины) и неорганические (ионы К+, №+, Са2+, фосфаты) вещества.

Канальцевая секреция осуществляется клетками канальцев, которые также способны выводить из организма некоторые вещества. Такие вещества слабо фильтруются или совсем не проходят из плазмы крови в первичную мочу (некоторые коллоиды, органические кислоты). Механизм канальцевой секреции состоит в том, что клетки эпителия нефрона захватывают названные вещества из крови и межклеточной жидкости и переносят их в просвет канальца. Другой вариант ка-нальцевой секреции заключается в выделении в просвет канальцев новых органических веществ, синтезированных в клетках нефрона (мочевина, мочевая кислота, уробилин и др.). Скорость каждого из этих процессов регулируется в зависимости от состояния организма и характера воздействия на него.

Регуляция мочеобразования осуществляется нейрогуморальным путем. Высшим подкорковым центром регуляции мочеобразования является гипоталамус. Импульсы от рецепторов почек по симпатическим нервам поступают в гипоталамус, где вырабатывается антидиуретический гормон (АДГ) или вазопрессин, усиливающий реабсорбцию воды из первичной мочи и являющийся основным компонентом гуморальной регуляции. Этот гормон поступает в гипофиз, там накапливается и затем выделяется в кровь. Повышение секреции АД Г сопровождается увеличением проницаемости извитых канальцев и собирательных трубок для воды. Усиленная реабсорбция воды при недостаточном ее поступлении в организм приводит к снижению диуреза; моча при этом характеризуется высокой концентрацией находящихся в ней веществ. При избытке воды в организме осмотическое давление плазмы падает. Через осмо- и ионорецепторы гипоталамуса и почек происходит рефлекторное снижение продукции АДГ и его поступления в кровь. В этом случае организм избавляется от избытка воды путем выделения большого количества мочи низкой концентрации. Существенное значение в гу-моральной регуляции мочеобразования принадлежит гормону коры надпочечников альдостерону (из группы минералокортикоидов), который увеличивает реабсорбцию ионов Nа+ и секрецию ионов К+, уменьшая диурез.

Нервная регуляция мочеобразования выражена слабее, чем гуморальная, и осу-ществляется как условнорефлекторным, так и безусловнорефлекторным путем. В основном она происходит благодаря рефлекторным изменениям просвета почечных сосудов под влиянием различных воздействий на организм. Это ведет к сдвигам почечного кровотока и, следовательно, процесса мочеобразования. Условнорефлекторное повышение диуреза на индифферентный раздражитель, подкрепленное повышенным потребление воды, свидетельствует об участии коры больших полушарий в регуляции мочеобразования. Следует иметь в виду, что почки обладают высокой способностью к саморегуляции. Выключение высших корковых и подкорковых центров регуляции не приводит к прекращению мочеобразования.

Вопрос

Подержание почками постоянства объема и состава внутренней среды и прежде всего крови осуществляется специальной системой рефлекторной регуляции, включающей специфические рецепторы, афферентные пути и нервные центры, где происходит переработка информации. Команды к почкам поступают по эфферентным нервам или гуморальным путем. Приспособление работы почек к изменяющимся условиям определяется преимущественным влиянием на клубочковый и канальцевый аппарат различных гормонов (АДГ, альдостерон, паратгормон, инсулин, гастрин, тирокальциотонин).

Почки являются основным органом осмо— и волюморегуляции (регуляции объема). Они обеспечивают выделение избытка иолы из организма в виде гипото-нической мочи при увеличенном содержании воды (гипергидратации) или задерживают воду и выводят мочу, гипертоническую по отношению к плазме крови, при обезвоживании организма (дегидратации). Эти особенности мочевыведения определяются активностью центральных и периферических осмо- и натрио рецепторов и уровнем выделения АДГ из гипоталамуса.

В почках осуществляется синтез ряда биологически активных веществ (ренин, бра-дикинин, урокиназа, простагландины и др.), которые участвуют в регуляции и поддержании постоянства внутренней среды организма, т. е. почки являются типичным органом внутренней секреции.

Вопрос

Образующаяся в почечных канальцах конечная моча по собирательным трубкам поступает в почечные лоханки, мочеточники и мочевой пузырь. Объем мочи в нем постепенно увеличивается, его стенки растягиваются. На начальном этапе заполнения пузыря напряжение его стенок не изменяется, и давление внутри его не растет. Когда объем мочи в пузыре достигает 250-300 мл, напряжение гладкомышечных волокон его стенок резко нарастает, давление жидкости в его полости достигает 15-16 см води. ст. и наступает рефлекторный акт мочеиспускания.

Ведущим фактором, вызывающим раздражение механорецепторов мочевого пузыря, является именно растяжение его стенок и в меньшей степени —увеличение давления. Если поместить пузырь в капсулу, препятствующую его растяжению, то повышение давления внутри пузыря не вызывает соответствующих рефлекторных реакций. Возбуждение, возникшее при раздражении механорецепторов мочевого пузыря, поступает по афферентным нервам в крестцовый отдел спинного мозга, где находится рефлекторный центр мочеиспускания. Эфферентная иннервация мочевого пузыря осуществляется симпатическими и парасимпатическими волокнами. Импульсы, передающиеся по симпатическим волокнам, расслабляют мышцы пузыря и повышают тонус его жома, что способствует заполнению пузыря мочой и ее удержанию в нем. Противоположный эффект вызывают импульсы, поступающие по парасимпатическим волокнам, что приводит к более частому мочеиспусканию.

Спинальный центр мочеиспускания находится под контролем вышележащих отделов мозга: тормозящие влияния исходят из коры головного мозга и среднего мозга, возбуждающие — из гипоталамуса и варолиева моста. Первые позывы к мочеиспусканию появляются у взрослого человека, когда объем мочи в пузыре достигает 150 мл. Усиленный поток импульсов наступает при увеличении мочи в пузыре до 250-300 мл. При этом имеет место произвольное мочеиспускание. При дальнейшем повышении объема содержимого пузыря акт мочеиспускания становится непроизвольным.

6 вопрос Потоотделение выполняет ряд важных функций в организ­ме. Выделение пота освобождает организм от конечных продуктов обмена веществ; путем выведения воды и солей поддерживается постоянство осмотического давления, а также нормализуется темпе­ратура тела вследствие теплоотдачи при испарении пота с поверхно­сти кожи.

П от содержит 98-99% воды, минеральные соли (хлористый на­трий и хлористый калий, сульфаты, фосфаты) и органические веще­ства (мочевина, мочевая кислота, креатинин, гиппуровая кислота). Плотность пота составляет 1,010-1,012. В среднем за сутки в условиях относительного физического и эмоционального покоя, при комфорт­ной температуре окружающей среды выделяется 500-600 мл пота.

Различают термическое и эмоциональное пото­отделение.

Термическое потоотделение происходит на всей поверхности тела, эмоциональное — на ладонях, подошвенной сто­роне стоп, в подмышечных впадинах, на лице и реже на других учас­тках тела.

Интенсивность и скорость термического потоотделения нахо­дится в прямой зависимости от уровня повышения температуры ок­ружающей среды. При температуре воздуха около 60° С у человека в течение часа образуется 2.5 л пота. В горячих цехах за рабочую смену выделение пота может составлять 10-12 л. Испарение пота в таких условиях имеет исключительное значение для поддержания темпе­ратурного гомеостаза, так как на испарение 1 г воды с поверхности тела человека расходуется 2,43 кДж (0,58 ккал).

Эмоциональное (холодное) потоотделение возникает при различных психических реакциях (страх, радость, гнев), умственном на­пряжении, т. е. факторов, не оказывающих существенного влияния на терморегуляцию. Эмоциональное потоотделение в отличие от термического имеет очень короткий латентный период, быстро достига­ет максимума, соответствующего силе возбуждения, и так же быстро прекращается с окончанием раздражения,

Потоотделение, вызываемое физической работой, представляет со­четание обоих видов — термического (вследствие повышения теполопродукции при мышечной деятельности) и эмоционального. Сле­довательно, интенсивность потоотделения при спортивной деятель­ности зависит как от ее характера, так и от эмоционального фона.

Образование пота является сложным секреторным процессом. находящимся под контролем нейрогуморальной регуляции. Иннер­вация потовых желез осуществляется симпатическими нервами. От­личительной особенностью волокон симпатических нервов является то, что они выделяют в качестве медиатора не адреналин, а ацетилхолин, т.е. действуют по механизму парасимпатических, холинэргических структур. Механизм эмоционального потоотделения отлича­ется от теплового тем, что холодный пот выделяется под влиянием тех симпатических нервов, в синапсах которых выделяется адрена­лин. Парасимпатическая иннервация на деятельность потовых желез не оказывает влияния. Центры, регулирующие потообразование, расположены в спинном мозге и в гипоталамусе. Условнорефлекторно или при нагревании терморецепторов кожи импульсы поступают в соответствующие центры, и оттуда по симпатическим нервам воз­буждение передается к потовым железам.