Физиология выделения

1. Лекция на тему:

«Физиология
выделения»

2. Выделение

Выделение - освобождение
организма от конечных
продуктов обмена, избытка
питательных веществ и
чужеродных веществ.
Это последний этап
совокупности процессов
обмена веществ, конечными
продуктами которых являются
Н2О, СО2, NН3.

3.

4. Функции почек

Осморегулирующая
–
обеспечивает
постоянство
осмотического давления, стабильность осмоляльности
крови.
Волюморегулирующая – обеспечивает поддержание
постоянства объёма внутрисосудистой и внеклеточной
жидкости, сохранение
жидкости в организме или
выведение её избытка.
Ионорегулирующая – стоит на страже стабильности
концентрации каждого из ионов в плазме крови, включая
ионы кальция, магния, калия.
Почка участвует в обеспечении постоянства рН
крови, способствует стабилизации кислотно – основного
равновесия.
Экскреторная – удаление ненужных, токсичных веществ,
либо избытка органических или
неорганических
соединений.
Метаболическая функция – обеспечивает участие почек
в обмене белков, жиров и углеводов в организме.

5. Роль почек в регуляции КОС

Роль почек в поддержании кислотно-основного
равновесия
заключается
в
регуляции
концентрации бикарбоната в крови.
За
сутки
отфильтровывается
огромное
количество бикарбоната.
- если избытка кислых или щелочных веществ в
крови нет – отфильтрованный бикарбонат почти
полностью реабсорбируется;
- если есть избыток щелочных веществ в крови –
отфильтрованный бикарбонат не
полностью
реабсорбируется, то есть частично выводится с
мочой (бикарбонат – это щелочное вещество);
- если есть избыток кислых веществ в крови –
отфильтрованный бикарбонат также не полностью
реабсорбируется, но и, кроме того, в почках еще
образуется и выделяется в кровь дополнительное
количество бикарбоната (новый бикарбонат).

6. Инкреторная функция почек

Калликреин
- он обеспечивает образование
брадикинина в почке из циркулирующего в крови
кининогена.
Медуллипин, который
преобразуясь
в
медуллипин 1 в печени, приводит к расширению
сосудов и снижению АД.
Уродилатин – гормон, вызывающий натрийурез
за счет увеличения почечного кровотока. Он
секретируется в ответ на повышение среднего
артериального давления и увеличение объема
крови из клеток дистального канальца и
собирательного канала.
Витамина Д3
его действие на почки
направлено на обеспечение и сохранение
необходимого притока в организм минеральных
веществ для отложения в костях.
Ренин - служит начальным звеном в функции
ренин – ангиотензиновой системы.

7.

Участие липидов в обмене связано со способностью
эпителия почек извлекать свободные жирные
кислоты из межтканевой жидкости. Эти кислоты
связаны в плазме с альбуминами и не фильтруются.
В условиях голодания в почках эндогенные белки,
которые поступают в кровь из различных органов
(мышц), гидролизуются до аминокислот и затем
последние
используются
для
сохранения
постоянства массы клеток сердца и мозга.
Почка является основным органом гидролиза,
разрушения до аминокислот полипептидов и
пептидов, находящихся в крови.
Потребление кислорода в почке – тоже высокое, что
необходимо
для непрерывной работы по
стабилизации состава крови, жидкостей внутренней
среды. Энерготраты связаны с транспортом веществ
при их реабсорбции из ультрофильтрата для
обеспечения постоянства состава и объема
внеклеточной жидкости, что является основной
ролью почки.
Почка – это важнейший орган метаболизма и
расщепления различных гормонов. В почке
метаболизируются все стероидные гормоны,
катехоламины и тироксин. В почке расщепляются до
аминокислот все пептидные гормоны.

8. Юкстагломерулярный аппарат

Образован
приносящей
артериолой,
выносящей артериолой и находящейся между
ними частью дистального канальца – macula
densa (плотное, темное пятно).
В
юкстагломерулярном
аппарате
почки
образуются БАВ, в том числе, и ренин, который
поступает в кровь.
Часть дистального канальца (плотное пятно)
примыкает к сосудам, она обеспечивает
передачу сигнала о составе жидкости в просвете
почечного
канальца
к
структурам
юкстагломерулярного аппарата.
В зависимости от концентрации в этой
жидкости ионов натрия и хлора секретируется
в кровь необходимое количество ренина, что
стабилизирует баланс натрия в организме.

9. Ренин-ангиотензин-альдостероновая система

Ренин превращает
ангиотензиноген в
ангиотензин I, который
превращается в ангиотензин
II. Ангиотензин II суживает
сосуды и стимулирует
выброс альдостерона,
который увеличивает
реабсорбцию натрия,
задерживает воду в
организме, увеличивает
объём плазмы, что приводит
к повышению АД.

10. Процесс мочеобразования

1) Клубочковая
фильтрация;
2) Канальцевая
реабсорбция;
3) Канальцевая
секреция.

11. Фильтрация

Фильтрация - переход веществ из крови
клубочковых капилляров в капсулу Шумлянского Боумена под действием фильтрационного давления,
создаваемого за счёт деятельности сердца.
Она осуществляется за счёт разности между
гидростатическим давлением в просвете почечных
капилляров и онкотическим давлением белков плазмы
крови.
Эндотелий капилляров препятствует прохождению
форменных элементов и макромолекул.
Базальная мембрана - не проходят белки с молекулярной
массой больше 35 000 Да. Поры для фильтрации имеют
отрицательный заряд, а их форма отличается от формы
молекулы альбумина (ещё одно препятствие для
прохождения белков). В тоже время изменённые
альбумины и другие белки с положительным зарядом и
нарушенной формой молекулы могут проникать через
фильтр.
Щелевые мембраны между ножками подоцитов,
образующие слой эпителия висцерального листка
капсулы Боумена, не пропускают белки.

12. Клиренс веществ

Для измерения объёма жидкости,
проходящей
в
почечный
клубочек,
используют клиренс ряда веществ
(очищение крови от данного вещества в
единицу времени).
При расчёте клубочковой фильтрации
очищение рассматривается только для того
вещества, которое свободно проходит
вместе с жидкостью в просвет нефрона, то
есть оно полностью фильтруется в той же
концентрации, в какой оно было в плазме
крови. Это вещество должно быть не
токсично, не должно метаболизироваться в
организме и в почке. Оно не должно
всасываться
или
секретироваться
в
почечном канальце.

13. Скорость клубочковой фильтрации

14. Реабсорбция

Реабсорбция – это возврат веществ из канальцев в
интерстиций и кровь, обеспечивающая сохранение
необходимых организму веществ.
В
процессе
реабсорбции
образуется
конечная
(вторичная) моча, которая по своему составу резко
отличается от первичной. В ней нет глюкозы,
аминокислот, белков, форменных элементов крови,
некоторых солей и резко повышена концентрация
мочевины. За сутки выделяется 1-1,5 л конечной мочи.
Активная реабсорбция характерна для глюкозы,
аминокислот, фосфатов, солей натрия.
Пассивная реабсорбция происходит без затраты энергии
(активная – с затратой энергии) за счёт диффузии и
осмоса. Большая роль в этом принадлежит разнице
онкотического
и
гидростатического
давления
в
капиллярах канальцев. За счёт пассивной реабсорбции
осуществляется обратное всасывание воды, хлоридов,
мочевины. Удаляемые вещества проходят через стенку
канальцев только тогда, когда концентрация их в просвете
достигает определённой пороговой величины. Пассивной
реабсорбции подвергаются вещества, которые выводятся
из организма, и они всегда встречаются в моче
(мочевина).

15. Канальцевая реабсорбция

Проксимальный отдел
Главной функцией проксимальных канальцев является
реабсорбция из первичной мочи необходимых организму веществ,
в том числе и большого объёма воды – реабсорбируется фактически
та же плазма крови, лишённая белков, которая профильтровалась в
капсулу Шумлянского-Боумена.
Не реабсорбируются лишь вещества, подлежащие удалению из
организма – чужеродные вещества (лекарства), продукты обмена.
Здесь реабсорбируется до 70% объёма всего фильтрата: полностью
реабсорбируются белки (попадает в фильтрат лишь1%),
аминокислоты, глюкоза, витамины, микроэлементы, почти
полностью реабсорбируются фосфаты, сульфаты, бикарбонаты.
Здесь реабсорбируется значительная часть ионов хлора, 50%
мочевины, до 70% натрия.
Вследствие того, что реабсорбируется 2/3 объёма ультрафильтрата,
объём мочи уменьшается и одновременно увеличивается во столько
же раз концентрация растворённых в ней веществ.
Процессы реабсорбции веществ и воды сбалансированы, поэтому
моча, выходящая из проксимальных канальцев, изотонична плазме
крови.

16. Реабсорбция в петле Генле

Эпителий нисходящего отдела пропускает воду, а
эпителий восходящего колена непроницаем для воды, но
способен активно всасывать ионы натрия и переводить их
в тканевую жидкость, а через неё обратно в кровь.
Проходя через нисходящий отдел петли нефрона, моча
отдаёт
воду,
сгущается
и
становится
более
концентрированной (гипертонической). Отдача воды
происходит пассивно за счёт того, что одновременно в
восходящем отделе осуществляется активная реабсорбция
натрия. Поступая в тканевую жидкость, ионы натрия
повышают в ней осмотическое давление и тем самым
способствуют притягиванию воды из нисходящего
колена.
Поскольку в восходящем отделе петли реабсорбируется
натрий, то моча становится гипотоничной. Но когда моча
поступает в собирательные трубочки, то она начинает
концентрироваться. По мере продвижения вглубь
мозгового вещества все больше воды выходит в
межтканевую жидкость, осмотическое давление которой
повышено в результате большого содержания натрия и
мочевины.
В
итоге
моча
становится
более
концентрированной (гипертонической).

17. Реабсорбция в петле Генле

Петля
обеспечивает
создание
высокого
осмотического давления в мозговом веществе
почки, что осуществляется в основном с
помощью
реабсорбции
NaCl.
По
мере
продвижения от коркового слоя почки к
мозговому осмотическое давление возрастает от
300 мОсмоль/л/ (0,9% NaCl) до 1450 мОсмоль/л
(3,6% NaCl).
Значение высокого осмотического давления в
мочеобразовательной функции почки заключается
в том, что оно обеспечивает выполнение функции
собирательных
трубок,
в
которых
концентрируется моча вследствие перехода воды в
интерстиций
–
в
область
с
высокой
осмолярностью.
Петля имеет ключевое значение для почечной
регуляции водно-осмотического баланса, так как
от ее функции зависит способность почек
концентрировать мочу.

18. Дистальный отдел

Начальный отдел подобен толстой части восходящего
колена петли нефрона: он непроницаем для воды и не
регулируется АДГ, а конечный - подобен
собирательной трубке и регулируется АДГ.
Альдостерон регулирует функции всех отделов
канальца нефрона. В дистальных извитых канальцах
величина обратного всасывания изменчива и зависит
от их уровня в крови (факультативная реабсорбция).
Здесь практически заканчивается реабсорбция натрия
(10%), а вслед за натрием реабсорбируется вода.
Часть этой воды идёт в интерстиций независимо от
натрия, так как поступающая в дистальный каналец
вторичная моча гипотонична, и эта часть канальца
непроницаема
для
воды.
Здесь
начинается
концентрирование конечной мочи – от гипотоничной
до изотонической.
Помимо натрия, в этом отделе осуществляется
дальнейшее всасывание ионов калия и других
веществ.

19. АКВАПОРИНЫ

Аквапорины
избирательно транспортируют
воду через биологические мембраны из крови
во внутреннюю среду органов. Некоторые
аквапорины могут проводить воду в обратном
направлении.
В структуре нефрона выделяют 4 типа
аквапоринов.
Аквапорин 1 имеется в мембране
проксимального канальца.
Работа аквапорина 2 - зависит от действия
вазопрессина.
Аквапорины
3
и 4 –
независимы
антидиуретическим гормоном и располагаются
на базолатеральных мембранах и свободно
пропускают
воду
в
интерстициальное
пространство.

20.

АДГ взаимодействует с рецепторами базальной цитоплазматической
мембраны клеток почечного эпителия в основном в дистальных канальцах и
собирательных трубках. При участии G-белков активируется аденилатциклаза,
где из АТФ образуется цАМФ. цАМФ стимулирует протеинкиназу А и
происходит встраивание водных каналов в апикальную мембрану.
В отсутствие АДГ аквапорин 2 подвергается поглощению внутрь клеток
водного канала путем эндоцитоза. В клетке они доступны новому циклу
активации, транспорта и встраивания в мембрану или подвергаются
разрушению.

21. Собирательные трубочки

В трубках происходит сильное концентрирование
мочи, что обеспечивается работой петли нефрона.
Здесь осуществляется:
- реабсорбция воды: вода из собирательных трубок
переходит в интерстиций мозгового слоя почки с
высоким осмотическим давлением, а оттуда – в
капилляры и уносится с током крови. Моча течёт
медленно по собирательным трубкам, которые
проходят параллельно петлям нефрона в мозговом
слое в направлении почечной лоханки в области с
постепенно возрастающим осмотическим давлением;
- реабсорбция менее 1% натрия, хлора;
- реабсорбция мочевины – играет важную роль в
сохранении высокого осмотического давления в
мозговом слое почки, поскольку мочевина уходит в
интерстиции
с
водой
в
пропорциональных
количествах и она циркулирует между собирательной
трубкой и восходящим коленом петли Генле.
Из собирательных трубок конечная моча попадает в
почечные лоханки, а из них по мочеточникам – в
мочевой пузырь. Всего в нефроне реабсорбируется
50% профильтровавшейся мочевины.

22. Канальцевая секреция

Секреция – транспорт веществ из
интерстиция
клетками
эпителия
канальцев в их просвет – идёт по всему
канальцу нефрона.
Это активный, с помощью ферментов и
расхода АТФ, выход из крови в мочу
веществ:
Н +,
NН4,
холин,
парааминогиппуровая
кислота.
Секреция осуществляется посредством
транспорта с переносчиком или без
него с непосредственной затратой
энергии.
Максимальная канальцевая секреция
определяется
с
помощью
парааминогиппуровой кислоты или
диодраста.

23. Секреция парааминогиппуровой кислоты

Секреция ПАГ кислоты происходит с участием
специальных транспортных систем.
В мембране клеток проксимального отдела
канальцев, обращенной к интерстициальной
жидкости, есть переносчик, обладающий высоким
сродством к ПАГ кислоте.
При наличии в межтканевой жидкости ПАГ
кислоты образуется комплекс ПАГ кислоты и
переносчика, который изменяет конформацию и на
внутренней поверхности мембраны распадается.
Освободившаяся молекула ПАГ кислоты
остается в цитоплазме, а переносчик соединяется с
новой молекулой ПАГ кислоты.
Оставшаяся в клетке ПАГ кислота движется в
цитоплазме к апикальной мембране и через нее с
помощью специального механизма выделяется в
просвет канальца.

24. Нервная регуляция функций почки

Симпатическая
нервная система ослабляет
работу
почек,
сужает
кровеносные сосуды, уменьшает диурез.
Раздражение симпатических нервов
приводит к сужению кровеносных
сосудов почек. Сужение приносящих
артериол сопровождается уменьшением
фильтрационного давления крови в
клубочках и уменьшением величины
фильтрации. При сужении выносящих
артериол фильтрационное давление
повышается
и
фильтрация
увеличивается.
Парасимпатическая нервная система усиливает работу почек, расширяет
кровеносные
сосуды,
увеличивает
диурез.

25. Гуморальная регуляция функций почки

Атриопептид влияет на транспорт натрия в
собирательных
трубках;
АДГ
способствует
реабсорбции воды в дистальных канальцах и
собирательных трубках; альдостерон активирует
реабсорбцию натрия и секрецию калия в дистальных
канальцах; адреналин в небольших дозах суживает
просвет
выносящей
артерии,
повышает
гидростатическое давление в почке и способствует
фильтрации, а в больших дозах вызывает спазм как
приносящих, так и выносящих артериол нефрона и
уменьшает диурез; избыток тироксина и
недостаток инсулина увеличивают диурез за счёт
повышения осмотического давления первичной
мочи; паратгормон усиливает реабсорбцию кальция
в дистальных извитых канальцах и собирательных
трубках и выводит из организма фосфаты;
кальцитонин тормозит реабсорбцию кальция и
увеличивает его выделение с мочой.