Физиология выделения

1.

2. КАФЕДРА НОРМАЛЬНОЙ ФИЗИОЛОГИИ ДГМУ

• ТЕМА ЛЕКЦИИ:
• ФИЗИОЛОГИЯ
ВЫДЕЛИТЕЛЬНОЙ
СИСТЕМЫ
• ФИЗИОЛОГИЯ ПОЧЕК
И ВОДНО-СОЛЕВОГО
ОБМЕНА
• Доцент А.Х. Измайлова

3. ПЛАН ЛЕКЦИИ

Характеристика органов выделительной системы
(почки; кожа; пищеварительный тракт; лёгкие);
Почки - главный путь выделения конечных
продуктов метаболизма; функции почек;
Нефрон - как структурно-функциональная
единица почки;
Основные процессы мочеобразования:
клубочковая фильтрация, канальцевая
реабсорбция и секреция;
Состав и свойства конечной мочи.

4. Органы выделительной системы

• Уважаемые доктора! В разделе «Обмен веществ»
мы говорили о двух его сторонах: анаболизме и
катаболизме;
• Завершающим этапом обмена веществ является
выведение из организма конечных продуктов
обмена веществ;
• Этим и занимаются «органы выделительной
системы».
• Главный путь выделения метаболитов - это
почки (ренальный путь - от лат. слова «ren» почка);
• Но есть и внепочечные - экстраренальные пути
выделения (кожа, легкие, ЖКТ).

5.

6. Экстраренальные пути выделения

• Главная
функция
органов
выделительной
системы - это поддержание постоянства
внутренней среды организма (гомеостаза).
• Кожа - осуществляет выделительную функцию
за счет деятельности потовых и в меньшей
степени сальных желез. Потовые железы
выводят из организма воду, мочевину, мочевую
кислоту, молочную кислоту, соли. Роль потовых
желез в удалении продуктов белкового обмена
возрастает при почечной недостаточности. С
секретом
сальных
желез
из
организма
выделяются
свободные
жирные
кислоты,
продукты обмена половых гормонов.

7. Экстраренальные пути выделения

• Легкие и верхние дыхательные пути удаляют
из организма углекислый газ и воду. Кроме того,
через легкие выделяется большинство летучих
веществ, например, пары эфира и хлороформа
при наркозе, алкоголь.
• При нарушении выделительной функции почек
через слизистую оболочку верхних дыхательных
путей начинает выделяться мочевина, которая
разлагается с образованием аммиака (для
больных
с
почечной
недостаточностью
характерен запах аммиака изо рта).
• Слизистая оболочка верхних дыхательных путей
способна выделять йод из крови.

8.

9. Экстраренальные пути выделения

• Печень выводит с желчью конечные продукты
обмена
гемоглобина
(в
виде
желчных
пигментов), продукты обмена холестерина (в
виде желчных кислот).
• В составе желчи из организма экскретируются
также лекарственные препараты (антибиотики) и
др.
• Желудочно-кишечный тракт выделяет продукты
распада пищевых веществ, воду, соли тяжелых
металлов, лекарственные и ядовитые вещества
(морфий, ртуть, хинин, йод), красители,
используемые для диагностики заболеваний
желудка (метиленовый синий и др.).

10.

11. Функции почек

• 1. Выделительная (экскреторная) функция выводят
из
организма
избыток
воды,
неорганических
и
органических
веществ,
продукты азотистого обмена и чужеродные
вещества:
мочевину,
мочевую
кислоту,
креатинин, аммиак, лекарственные препараты.
• 2. Гомеостатическая функция - поддержание
постоянства констант крови (рН, осмотического
давления, вязкости крови, содержания воды в
организме, соотношения ионов).
• 3. Метаболическая функция - участие в обмене
белков, липидов, углеводов.
• 4. Инкреторная функция - образование ФАВ -

12. Функции почек

• физиологически активных веществ (ренина,
эритропоэтина, простагландинов, брадикининов,
урокиназы).
• 5. Регуляция уровня артериального давления
путём
секреции
ренина,
веществ
сосудорасширяющего действия, экскреции воды
и натрия.
• 6. Регуляция свёртывания крови за счёт синтеза
свёртывающих
и
противосвёртывающих
факторов.
• 7. Защитная функция - удаление из внутренней
среды организма токсических и чужеродных
веществ.

13. СТРОЕНИЕ ПОЧКИ

14.

15. Нефрон - структурно-функциональная единица почки

• Основной структурно-функциональной единицей почки
является нефрон, в котором происходит образование
мочи.
• В зрелой почке содержится около 1 млн. нефронов.
• Нефрон состоит из нескольких последовательно
соединенных отделов.
• Начинается он с почечного (мальпигиева) тельца,
которое содержит клубочек капилляров.
• Снаружи клубочек покрыт двухслойной капсулой
Шумлянского – Боумена.
• Между двумя листками капсулы, расположенными в виде
чаши, имеется щель или полость капсулы. Она
переходит
в
просвет
проксимального
извитого
канальца.

16. СТРОЕНИЕ КЛУБОЧКА

17. Нефрон - структурно-функциональная единица почки

• Клетки проксимального извитого канальца имеют
щеточную каемку из микроворсинок, обращенных в
просвет канальца.
• Затем следует тонкая нисходящая часть петли Генле,
которая опускается в мозговое вещество почки,
поворачивает на 180° и переходит в восходящую часть
петли нефрона.
• Восходящий колено петли поднимается до уровня
клубочка своего же нефрона, где начинается дистальный
извитой каналец.
• Этот отдел канальца располагается в коре почки и
обязательно соприкасается с полюсом клубочка между
приносящей и выносящей артериолами в области плотного
пятна.

18. Нефрон - структурно-функциональная единица почки

• Дистальные
извитые
канальцы
через
короткий
связующий отдел впадают в коре почек в собирательные
трубочки.
• Собирательные трубочки опускаются из коркового
вещества почки в глубь мозгового вещества, сливаются в
выводные протоки и открываются в полости почечной
лоханки.
• Почечные лоханки открываются в мочеточники, которые
впадают в мочевой пузырь.
• Различают 3 типа нефронов, в зависимости от
локализации и кровоснабжения: суперфициальные
(поверхностные),
интракортикальные
и
юкстамедуллярные.

19.

20. Особенности кровоснабжения почек

• Отличительной особенностью кровоснабжения почек
является то, что кровь используется не только для
трофики органа, но и для образования мочи.
• Почки получают кровь из коротких почечных артерий,
которые отходят от брюшного отдела аорты.
• В почке артерия делится на большое количество
артериол, приносящих кровь к клубочку.
• Приносящая (афферентная) артериола входит в клубочек
и распадается на капилляры, которые, сливаясь,
образуют выносящую (эфферентную) артериолу.
• Выносящая артериола вновь распадается на сеть
капилляров вокруг проксимальных и дистальных
канальцев.
• Капилляры клубочков выполняют только функцию
мочеобразования.

21.

22.

23. Юкстагломерулярный аппарат

• Юкстагломерулярный (ЮГА), или околоклубочковый,
аппарат представляет собой совокупность клеток,
синтезирующих ренин и другие биологически активные
вещества.
• Морфологически он образует как бы треугольник, две
стороны которого составляют подходящая к клубочку
афферентная и выходящая эфферентная артериолы, а
основание – специализированный участок стенки извитой
части дистального канальца – плотное пятно (macula
densa).
• В
состав
ЮГА
входят
гранулярные
клетки,
расположенные на внутренней поверхности афферентной
артериолы, клетки плотного пятна и специальные
клетки (юкставаскулярные), расположенные между
приносящей и выносящей артериолами и плотным
пятном.

24.

25.

26. Основные процессы мочеобразования

• Механизм образования мочи включает в себя три
процесса: 1) клубочковая фильтрация; 2)
канальцевая реабсорбция; 3) канальцевая
секреция.
1. Клубочковая фильтрация происходит через
клубочковый (гломерулярный) фильтр,
состоящий из 3-х слоёв:
а) эндотелия капилляров (фенестрированный);
б) базальной мембраны;
в) эпителия внутреннего листка капсулы
(подоциты).

27.

28. Клубочковая фильтрация

• Эндотелий капилляров имеет щели (фенестры)
диаметром 50–100 нм, что ограничивает
прохождение форменных элементов крови.
• Основным барьером для фильтрации является
базальная мембрана, поры которой составляют 3
– 7,5 нм. Они имеют отрицательный заряд, что
препятствует
проникновению
отрицательно
заряженных частиц (в том числе белков).
• Внутренний
листок
капсулы
образован
отростками
подоцитов,
между
которыми
имеются
щелевые
диафрагмы.
Они
ограничивают прохождение альбуминов и др.
молекул с большой молекулярной массой.

29. Клубочковая фильтрация

• Эта часть фильтра также несет отрицательный
заряд.
• Абсолютным пределом для прохождения частиц
через почечный фильтр в норме является
молекулярная масса 80 000.
• Таким
образом,
состав
первичной
мочи
обусловлен
свойствами
гломерулярного
фильтра.
• В норме вместе с водой фильтруются все
низкомолекулярные
вещества
плазмы,
за
исключением большей части белков. По составу
первичная моча - та же плазма, но только
безбелковая.

30. Эффективное фильтрационное давление

• Основным
фактором,
способствующим
процессу
фильтрации,
является:
давление
крови
(гидростатическое) в капиллярах клубочков - 50 мм рт.ст.
• К силам, препятствующим фильтрации, относится:
онкотическое давление белков плазмы крови (25 мм
рт.ст.) и давление первичной мочи в полости капсулы
клубочка (10 мм рт.ст.).
• Следовательно, эффективное фильтрационное давление
(ЭФД) - это разность между гидростатическим давлением
крови в капиллярах и суммой онкотического давления
плазмы крови и давления ультрафильтрата в капсуле.
• ЭФД = 50 (25 + 10) = 15 мм рт.ст.
• В сутки образуется 150 - 180 л первичной мочи.

31.

32. Канальцевая реабсорбция

2. Канальцевая реабсорбция.
• Канальцевая реабсорбция – это процесс обратного
всасывания воды и веществ из содержащейся в просвете
канальцев мочи в лимфу и кровь.
• Основной смысл реабсорбции состоит в том, чтобы
сохранить организму все жизненно важные вещества в
необходимых количествах.
• Обратное всасывание происходит во всех отделах
нефрона.
• Основной объем первичной мочи (2/3) реабсорбируется в
проксимальном извитом канальце.
• Здесь
практически
полностью
реабсорбируются
аминокислоты,
глюкоза,
витамины,
белки,
микроэлементы, большое количество ионов Na+, Сl-,
НСО3- и многие другие вещества.

33.

34. Канальцевая реабсорбция

• В петле Генле, дистальном извитом канальце и
собирательных трубочках реабсорбируются только
электролиты и вода.
• Ранее считали, что реабсорбция в проксимальной части
канальца является обязательной и нерегулируемой. В
настоящее время доказано, что она регулируется как
нервными, так и гуморальными факторами.
• Обратное всасывание различных веществ в канальцах
может происходить пассивно и активно.
• Пассивный транспорт происходит без затраты энергии
по
электрохимическому,
концентрационному
или
осмотическому градиентам.
• С помощью пассивного транспорта осуществляется
реабсорбция воды, хлора, мочевины.

35. Канальцевая реабсорбция

• Активным транспортом называют перенос веществ
против
электрохимического
и
концентрационного
градиентов.
• Первично-активный транспорт происходит с затратой
энергии клетки. Например, перенос ионов Na+
происходит с помощью фермента Na+,К+–АТФазы,
использующей энергию АТФ.
• При вторично-активном транспорте перенос вещества
осуществляется за счет энергии транспорта другого
вещества. Механизмом вторично-активного транспорта
реабсорбируются глюкоза и аминокислоты.
• Особое место в механизме реабсорбции воды и ионов
натрия, а также концентрирования мочи занимает петля
нефрона
за
счёт
так
называемой
поворотнопротивоточной системы.

36. Поворотно-противоточная система

• Петля Генле имеет два колена: нисходящее и
восходящее.
• Эпителий нисходящего колена пропускает воду, а
эпителий восходящего колена не проницаем для воды,
но способен активно всасывать ионы натрия.
• Проходя через нисходящее колено, моча отдает воду,
сгущается, становится более концентрированной.
• В восходящем колене петли за счёт активной
реабсорбции натрия осмотическое давление мочи
снижается, а в месте перехода в дистальный отдел
канальца она становится даже гипотоничной.
• Второй этап концентрирования мочи происходит в
собирательных трубочках.

37. Поворотно-противоточная система

• По мере продвижения мочи по собирательным
трубочкам вглубь мозгового вещества (где высокое
осмотическое давление из-за большого содержания в ней
натрия и мочевины), - всё больше воды выходит в
межтканевую жидкость и моча становится все более
концентрированной.
• Способствует
концентрированию
мочи
и
антидиуретический гормон (АДГ), который повышает
проницаемость стенок собирательных трубочек для воды,
способствуя её реабсорбции.
• Секреция АДГ усиливается в условиях дегидратации
(жажды).
• Напротив, при поступлении больших количеств воды в
организм, секреция АДГ уменьшается - выделяется
большой объем гипотонической мочи.

38. Основные процессы мочеобразования

3. Канальцевая секреция – это транспорт веществ из
крови в просвет канальцев (мочу). Она позволяет быстро
экскретировать некоторые ионы, например калия,
органические кислоты (мочевая кислота) и основания
(холин, гуанидин), ряд чужеродных веществ, таких как
антибиотики (пенициллин), рентгеноконтрастные вещества
(диодраст), красители (феноловый красный),
парааминогиппуровую кислоту (ПАГ).
• Канальцевая секреция - преимущественно активный
процесс, происходящий с затратами энергии для
транспорта веществ против концентрационного или
электрохимического градиентов.
• В эпителии канальцев существуют системы транспорта
(переносчики) для секреции органических кислот и
органических оснований.

39.

40. Количество, состав и свойства мочи

• За сутки человек выделяет в среднем около 1,5 л мочи.
После обильного питья, потребления белковой пищи
диурез возрастает. При потреблении небольшого
количества воды, при усиленном потоотделении диурез
снижается.
• Интенсивность мочеобразования колеблется в течение
суток. Ночью мочеобразование меньше, чем днем.
• Моча представляет собой прозрачную жидкость светложелтого цвета, с относительной плотностью 1008–1024.
• Реакция мочи здорового человека обычно слабокислая.
Однако рН ее колеблется от 5,0 до 7,0 в зависимости от
характера питания. При питании преимущественно
белковой пищей реакция мочи становится кислой,
растительной – нейтральной или даже щелочной.

41. Количество, состав и свойства мочи

• В моче содержатся продукты распада белка: мочевина,
мочевая кислота, аммиак, пуриновые основания,
креатинин; в небольшом количестве – производные
продуктов гниения белков в кишечнике (индол, скатол,
фенол).
• Среди
органических
соединений
небелкового
происхождения: соли щавелевой кислоты, молочной
кислоты, кетоновые тела.
• Глюкозы в моче в обычных условиях не должно быть.
• Эритроциты появляются в моче (гематурия) при
заболеваниях почек и мочевыводящих органов.
• В моче содержатся пигменты (уробилин, урохром),
которые и определяют цвет мочи; электролиты (Na+, К+,
CI-, Са2+, Мg2+, сульфаты и др.), гормоны и их
метаболиты.

42. Гомеостатическая функция почек

• Регуляция
объема
внутрисосудистой
и
внеклеточной
жидкости:
объем
крови
в
организме отслеживают волюморецепторы.
• Они возбуждаются при увеличении притока
крови в левое предсердие - по афферентным
волокнам блуждающего нерва возбуждение
передается в ЦНС.
• В
результате
снижается
секреция
антидиуретического
гормона
(АДГ),
что
способствует увеличению диуреза.
• В регуляции объема циркулирующей крови
(ОЦК) принимает участие и ренин-ангиотензинальдостероновая система.

43. Гомеостатическая функция почек

• При снижении ОЦК уменьшается артериальное давление,
что приводит к увеличению секреции ренина.
• Ренин, увеличивает образование в крови ангиотензина II,
который стимулирует секрецию альдостерона.
• Альдостерон вызывает повышение реабсорбции натрия в
канальцах, а за ним – воды. В результате ОЦК
увеличивается.
• Регуляция осмотического давления крови
• При обезвоживании организма в плазме крови
увеличивается концентрация осмотически активных
веществ, что приводит к возбуждению осморецепторов,
которые расположены в области супраоптического ядра
гипоталамуса, а также в сердце, печени, селезенке,
почках и др. органах - усиливается выброс АДГ из
нейрогипофиза.

44. Гомеостатическая функция почек

• АДГ повышает реабсорбцию воды, что приводит к
задержке воды в организме и выделению осмотически
концентрированной мочи.
• Секреция АДГ изменяется не только при раздражении
осморецепторов, но и натриорецепторов.
• Регуляция ионного состава крови
• Почки регулируют реабсорбцию и секрецию различных
ионов в почечных канальцах (К, Nа, Са).
• Реабсорбция натрия регулируется альдостероном и
натрийуретическим гормоном, вырабатывающимся в
предсердии.
• Альдостерон
усиливает
реабсорбцию
натрия
в
дистальных отделах канальцев и собирательных
трубочках.

45. Гомеостатическая функция почек

• Секреция альдостерона увеличивается при снижении
концентрации ионов натрия в плазме крови и при
уменьшении объема циркулирующей крови.
• Натрийуретический гормон угнетает реабсорбцию натрия
и усиливает его выведение.
• Выработка натрийуретического гормона возрастает при
увеличении объема циркулирующей крови и объема
внеклеточной жидкости в организме.
• Концентрация калия в крови поддерживается за счет
регуляции его секреции. Так, альдостерон усиливает
секрецию калия в дистальном отделе канальцев и
собирательных
трубочках,
а
инсулин
уменьшает
выделение калия и увеличивает его концентрацию в
крови.

46. Гомеостатическая функция почек

• Содержание
кальция
регулируют
паратгормон
паращитовидных желез и тиреокальцитонин щитовидной
железы.
• Паратгормон увеличивает реабсорбцию кальция в
почечных канальцах и высвобождение кальция из костей,
что приводит к повышению его концентрации в крови.
• Тиреокальцитонин увеличивает выделение кальция
почками и способствует переходу кальция в кости, что
снижает концентрацию кальция в крови.
• Регуляция кислотно-основного состояния
• Почки принимают участие в поддержании кислотноосновного равновесия крови, экскретируя кислые продукты
обмена. Активная реакция мочи у человека может
колебаться в достаточно широких пределах – от 4,5 до 8,0,
что способствует поддержанию рН плазмы крови на уровне
7,36.

47. Инкреторная функция почек

• Инкреторная функция почки заключается в синтезе и
выведении в кровоток физиологически активных
веществ.
• Ренин
образуется
в
гранулярных
клетках
юкстагломерулярного
аппарата.
Ренин
является
протеолитическим ферментом, который приводит к
расщеплению α2-глобулина – ангиотензиногена плазмы
крови и превращению его в ангиотензин I.
• Под влиянием ангиотензинпревращающего фермента
ангиотензин
I
превращается
в
активное
сосудосуживающее вещество ангиотензин II.
• Ангиотензин
II,
суживая
сосуды,
повышает
артериальное
давление,
стимулирует
секрецию
альдостерона,
увеличивает
реабсорбцию
натрия,
способствует формированию чувства жажды и питьевого
поведения.

48. Инкреторная функция почек

• В
почке
образуются
эритропоэтины,
которые
стимулируют образование эритроцитов в костном мозге.
• Почки извлекают из плазмы крови прогормон витамин
D3, образующийся в печени, и превращают его в
физиологически активный гормон – витамин D3.
• Этот стероидный гормон стимулирует образование
кальцийсвязывающего белка в клетках кишечника,
регулирует реабсорбцию кальция в почечных канальцах,
и способствует его освобождению из костей.
• Почки выделяют урокиназу - активатор плазмингена,
который обеспечивает фибринолитическую активность
крови.
• В
мозговом
веществе
почки
синтезируются
простагландины, которые участвуют в регуляции
почечного
и
общего
кровотока;
брадикинин
сосудорасширяющий фактор.

49. «Искусственная почка»

• Гемодиализ – это процедура очищения крови через
полупроницаемую пористую мембрану с помощью
аппарата «искусственная почка».
• Гемодиализ необходим людям с острой почечной
недостаточностью,
отравлением
лекарственными
средствами, спиртами, ядами.
• Но больше всего в гемодиализе нуждаются люди с
хронической почечной недостаточностью.
• Аппарат берет на себя функции неработающих почек, что
позволяет продлить жизнь таких больных на 15-25 лет.
• «Искусственная почка» отфильтровывает из крови
токсины, мочевину, избавляет от лишней жидкости,
нормализует электролитный баланс, артериальное
давление
и
восстанавливает
кислотно-щелочное
равновесие.

50. «Искусственная почка»

• Кровь из вены подается в аппарат «искусственная почка».
В нем установлен фильтр из синтетической или
целлюлозной полупроницаемой мембраны с мелкими
порами.
• По одну сторону мембраны течет кровь, а по другую
диализирующий раствор (диализат).
• Его функция «вытягивать» из крови молекулы вредных
веществ и лишнюю воду.
• Состав диализата подбирают индивидуально для каждого
пациента.
• Контроль эффективности гемодиализа. Показатель
того, что гемодиализ прошел успешно – это процент на
который снизился уровень мочевины после сеанса. Если
процедуру проводят 3 раза в неделю, то процент
очищения должен быть не менее 65%.

51.

52. Всё гениальное - просто!

• Из истории: 17 марта 1943 года считается «днём
рождения» искусственной почки. Именно в этот день
голландский терапевт Виллем Кольф впервые применил
гемодиализ у пациентки с почечной недостаточностью.
• Кольф прочел в книге, что лучшая полупроницаемая
мембрана — это целлофан, в который прессуют сосиски.
• А в Голландии как раз распространилась мода на хот-доги.
Сосиски для них готовили в американском целлофане
фирмы «Вискинг», который был прочен и дёшев.
• Кольф добавил мочевину в кровь, которую налил в
целлофановую трубочку. Получилась «сосиска» длиной 40
сантиметров.
• Достаточно 20 минут полоскать эту «сосиску» в
физрастворе, чтобы вся мочевина вышла.

53. Сколько спасенных жизней за 80 лет!!!

• Кольф заслужил Нобелевскую премию…, но, хотя его
изобретением пользуется весь мир, самого автора
незаслуженно «забыли»…
• В те времена шла война, было не до диализа; актуальной
считалась военная медицина, со спасением раненных, и
это понятно.
• Но и сегодня, спустя 80 лет, о гениальном враче,
который создал искусственную почку «из сосиски» - не
вспоминают.
• Кольфу не поставили даже простого памятника на своей
родине. Обидно...
• Дорогие мои доктора, через пару лет вы уже будете
пользоваться в своей врачебной практике новейшими
достижениями медицинских технологий.
• Не забывайте отдать дань уважения их создателям…