Водно-солевой гомеостаз. Физиология почек. Кислотно-основное состояние

1.

Водно-солевой
гомеостаз.
Физиология почек.
Кислотно-основное
состояние

2.

Количество воды в организме
(в процентах от массы тела)
Возраст
Мужчины
У обоих полов
0–1 месяц
76
1–12 месяцев
65
1–10 лет
62
Женщины
10–16 лет
59
57
17–39 лет
61
50
40–59 лет
55
52
60 лет и старше
52
46
From Edelman IS, Leibman J. Anatomy of body water and electrolytes.
Am J Med 1959;27:256–277.

3.

Распределение воды в
организме человека
10,5л (15% от массы тела)
3,5л
(5%)
Внутриклеточная вода
Общее количество воды в
организме
42л (60% от массы тела)
Межклеточная вода
Плазма
28л (40% от массы тела)
Внеклеточная вода
14л (20% от массы тела)

4.

Суточный баланс воды у человека
Поступление воды , мл
Потеря воды, мл
питье
1000
Кожа и легкие 900
пища
1200
ЖКТ (фекалии) 100
метаболическая
300
Почки (моча
1500
итого
2500
Итого
2500

5.

• ВЫДЕЛЕНИЕ – процесс выведения
конечных продуктов обмена веществ из
внутренней среды организма во
внешнюю.
Кроме продуктов обмена, подлежат
выведению из организма лекарственные,
токсичные вещества, а также некоторые
полезные для него субстраты, если их
содержание в крови превышает
оптимальную для метаболизма величину.

6.

• Процесс выделения обеспечивает, с одной
стороны, очищение организма от вредных
для него продуктов, а с другой –
поддержание постоянства ВСО, т.е. его
гомеостаз.
• Кроме процесса выделения веществ во
внешнюю среду, в организме
сформировались механизмы,
направленные на превращение вредных
веществ в менее токсичные
(аммиак – мочевина)

7.

Физиологическая система выделения
включает:
• почки
• легкие
• кожу (потовые и сальные железы)
• ЖКТ
• аппарат нейрогуморальной регуляции
(АНГР)

8.

Выделительная функция легких и роль
внешнего дыхания в поддержании КОС
• Выделительная функция легких благодаря происходящим
в них процессам газообмена обеспечивает удаление из
ВСО летучих метаболитов и экзогенных веществ:
• Углекислого газа
• Аммиака
• Ацетона
• Этанола
• Метилмеркаптана (метантиол СН3SH)
• Ароматических эфиров
• Сивушные масла (диагностика алкогольного опьянения)
• Продукты деградации сурфактанта

9.

• Главный орган
системы
выделения –
почки,
остальные
органы предпочка

10.

Функции почки
• Экскреторная
– Выведение конечных продуктов обмена,
– Выведение посторонних вещества
– Выведение избыточных соединений
– Поддержание постоянства объёма и
электролитного состава жидкостей организма
(КОС).
– Поддержание кислотно-основной равновесия;
• Инкреторная
– Системных гормонов
– Локальных гормонов (тканевые)

11.

Моча образуется в почках из плазмы
• Почка относится к наиболее
интенсивно кровоснабжаемым
органам – ежеминутно через
почку проходит ¼ всего
объема крови, выбрасываемой
сердцем, при этом объем
кровотока в коре почки, где
происходит фильтрация
плазмы крови и образование
первичной мочи, составляет
свыше 90 % общего почечного
кровотока.

12.

13.

3
1
8
2
7
9
4
6
5
10

14.

Почечная артерия
Междолевая артерия
Дуговидная артерия
Междольковая артерия
Приносящая артериола
клубочек
Выносящая артериола
Перитубулярные капилляры
Звездчатая вена
междольковая вена
Дуговидная вена
Междолевая вена
Почечная вена

15.

16.

артерия
Афферентная
артериола
Полость капсулы
Шумлянского Боумэна
Капиллярный
клубочек
Эфферентная
артериола
Упрощенная
схема
нефрона
Перитубулярная
капиллярная сеть
Почечные
канальцы
вена

17.

фильтрация
Процессы, обеспечивающие
образование мочи
Клубочковая
фильтрация
↓
первичная моча
Ре
аб
с
ор
бц
ия
вторична
я моча
Се
ия
ц
е
кр
Канальцевая
реабсорбция секреция
↓
вторичная моча

18.

Клубочковая фильтрация

19.

Почечное
тельце
Капсула
Шумлянского Боумэна
Париетальный слой
Висцеральный слой
(подоциты)
Капилляры клубочка
Афферентная
артериола
Юкстагломерулярный
аппарат
юкстагломерулярные
клетки
плотное пятно
дистальный каналец
Эфферентная
артериола
Проксимальный
каналец
Капилляр

20.

Тело
подоцита
Главный отросток
подоцита
(содержат
актомиозиновые
миофибриллы)
Разветвление
малых ножек

21.

22.

фильтрационные щели
Фильтрационная
мембрана
Базальная мембрана
плазма
фенестра
эритроцит

23.

Фильтрационная мембрана
фильтрационные щели
Отростки подоцитов (педикулы)
Базальная мембрана (коллаген)
Эндотелиоциты капилляров
фенестры
эпителий боуменовой капсулы (подоциты
покрыты гликокаликсом, образованным
базальная
мембрана
(образованна
сетью
фенестрированный
эндотелий
капилляра
сиалопротеинами
с сильным
полианионным
гликопротеинов
с сильным
(фенестры
диаметром
50 полианионным
- 100 нм, которые
зарядом,
щели,
заполненые
гликокалексом,
зарядом,
задерживает
крупные
не проходимы
только особенно
для форменных
проходимы
для макромолекул
с эффективным
плазматические
элементов
крови).
радиусом
1,5 нм
ибелки);
практически непроницаемы
для тех, у которых он достигает 4,5 нм).(Hb - 6,8)

24.

Между капиллярами
клубочка лежат
мезангиальные клетки.
Их функция- восстановление
элементов базальной мембраны
(волокна коллагена, ламинила,
отрицательно заряженных
протеогликанов). Кроме того,
мезангиальные клетки содержат
актомиозиновые миофибриллы, т.е.
они могут сокращаться и
расслабляться, действуя как
микронасосы и тем самым
изменять площадь поверхности
клубочкового фильтрата.

25.

скорость клубочковой
фильтрации (СКФ)
Количество (объем) жидкости (крови) , фильтруемой в единицу
времени в почках
СКФ=S•С•ЭФД, где
• С – гидравлическая проводимость фильтрующей мембраны
(объем воды (крови), фильтруемый через единицу площади
мембраны в единицу времени при единичной разности
давлений);
• S - площадь фильтрации;
• (С • S) - коэффициент фильтрации (Кф).
• ЭФД – эффективное фильтрационное давление.

26.

• Скорость клубочковой фильтрации
– 115 мл крови в мин у женщин
– 125 мл крови в мин у мужчин
• Это эквивалентно 7,5 л в час или 180 л в сут
первичной мочи

27.

Скорость клубочковой фильтрации
зависит от нескольких факторов
1) от объема крови (плазмы), проходящей через корковое
вещество почек в единицу времени, т.е. почечного
плазмотока, составляющего в среднем у здорового
человека массой 70 кг около 600 мл в минуту.
2) от фильтрационного давления, обеспечивающего сам
процесс фильтрации
3) Фильтрационной поверхности, которая равна примерно 23% общей поверхности капилляров клубочка (1,6 м) и
может изменяться при сокращении подоцитов и
мезангиальных клеток
4) Массы действующих нефронов, т.е. числа клубочков,
осуществляющих процесс фильтрации в определенный
промежуток времени.

28.

πк
Рк
Рпм
Силы, участвующие в процессе клубочковой фильтраци
________________мм. рт. ст.
способствующие фильтрации
Давление крови в капиллярах почечного клубочка (Рк)
препятствующие фильтрации
Давление первичной мочи в пространстве капсулы
Шумлянского- Боумэна (Рпм)
Осмотическое давление белков плазмы крови (πк)
Эффективное фильтрационное давление
ЭФД = Рк – Рпм –πк (60-15-25)
_____ 50-70
______ 15-20
________ 25
_________________________ 20

29.

Транскапиллярный обмен
Фильтрация
Pк
H 2O
πтж
ЭФД= (Pк+
Абсорбция
Pтж
πк
πтж) – (πк +Pтж)
Pк- давление крови (гидростатическое)
πтж- онкотическое давление тканевой жидкости
Pтж- давление тканевой жидкости (гидростатическое)
πк- онкотическое давление крови
Кафедра нормальной физиологии
ОрГМА
29

30.

• Учитывая, что общий объем крови у
человека в среднем составляет 5,5 л, то
объем входящей в ее состав плазмы,
равный приблизительно 3 л, в почках
фильтруется за 24 мин.
• За сутки плазма крови 60 раз превращается
в мочу!

31.

Физиологические колебания СКФ.
• Циркадианные (суточные) изменения
– Суточный максимум СКФ (дневная активность)
может быть на 50% выше, а минимум (ночной
отдых)–на 30% ниже среднесуточной
величины.
• после приема пищи
– СКФ повышается на 30% от среднесуточной
величины.
• при физической нагрузке
– СКФ уменьшается пропорционально
интенсивности выполняемой работы.

32.

Состав ультрафильтрата
• Близок по составу к плазме.
• В нем отсутствуют липоиды, ФЭК
• Белки находятся в незначительном
количестве (проходят белки с
молекулярной массой ниже 70 000 кД)
• Содержаться все низкомолекулярные
соединения (ионы, глюкоза, креатинин,
мочевина и т.д.)
• рН первичной мочи = рН плазмы (7,36-7,42)

33.

Регуляция скорости клубочковой
фильтрации
1. Местные механизмы (саморегуляции)
– Миогенный (феномен Остроумова Бейлиса)
– Канальцевоклубочковая обратная связь
(гуморальный)

34.

Миогенный механизм
↑артериальное давление
Растяжение стенки приносящей артериолы
Открытие катионных механочувствительных ионных каналов на мембране миоцитов
Открытие кальциевых потенциалзависимых ионных каналов на мембране миоцитов
Сокращение миоцитов сосудистой стенки
Сужение приносящей артериолы (увеличение тонуса)
Снижение давления в капиллярах клубочка и снижение скорости фильтрации

35.

Механизм
канальцевоклубочковой
обратной связи
↑артериальное давление
↑кровоток в клубочке
↑СКФ
↑доставка NaCl в область
плотного пятна
Аденозин,
АТФ
-
↑давление крови в
клубочке
Сужение приносящей
артериолы
-

36.

Регуляция скорости клубочковой
фильтрации
2.Центральные механизмы регуляции
– Симпатические нервы почек
– Гормоны, обладающие сосудосуживающим
(катехоламины, РААС) эффектами
– Вещества, обладающие сосудорасширяющим
действием (АХ, гистамин)

37.

Симпатические влияния на почку
• Перерезка симпатического
нерва, иннервирующего
почки, приводит к
увеличению отделения
мочи.
• Раздражение
симпатических волокон
приводит к сужению
(вазоконстрикция)
кровеносных сосудов почек.
Сужение приносящих
артериол → уменьшение
давления крови в клубочках
и величины фильтрации.

38.

• Сужение
(вазоконстрикция)
приносящих артериол
→ уменьшение
давления крови в
клубочках и величины
фильтрации.
• При сужение
(вазоконстрикция)
выносящих артериол
→ давление
повышается и
фильтрация
увеличивается.

39.

• В процессе фильтрации в почках образуется
первичная моча — по составу она близка к плазме
крови.
• В первичной моче нет крупных белков и
клеток крови (эритроцитов, тромбоцитов и
лейкоцитов), но зато есть вода, минеральные
соли, азотистые соединения (креатитнин,
мочевина), глюкоза, аминокислоты и
токсины. Низкое осмотическое давление.
• Первичная моча впервые была описана Карлом
Людвигом (1816-1895) в 1842 году в докторской
диссертации «Вклад в теорию механизма
выделения мочи»

40.

фильтрация
Процессы, обеспечивающие
образование мочи
Ре
аб
с
ор
бц
ия
вторична
я моча
Се
ия
ц
е
кр

41.

Реабсорбция
• Реабсорбция – обратное всасывание воды
и других веществ, необходимых организму
из первичной мочи во внутреннюю среду
организма – тканевую жидкость, кровь,
лимфу.
• Водовыделительная функция почек
сводится не столько к выделению воды,
сколько к ее сбережению в организме в
необходимых для него количествах.

42.

Во время канальцевой реабсорбции
происходит так же концентрирование мочи
(первичная моча 180 л/сутки → вторичная
моча 1,0-1,5 л/сутки).
В процессе концентрации почки создают
мочу с более высоким осмотическим
давлением, чем осмотическое давление
плазмы крови, потому что вода
реабсорбируется в бóльших количествах,
нежели осмотически активные вещества.

43.

44.

В процессе реабсорбции вода и
вещества из просвета канальцев
через люминальную
(апикальную) мембрану,
обращенную к просвету
почечного канальца, поступают в
цитоплазму клеток эпителия,
затем через базолатеральную
мембрану выносятся из клеток
эпителия в интерстициальное
пространство, после чего
поступают в околоканальцевые
капилляры.

45.

Транспорт веществ в канальцах
Переносимые вещества
могут проникать в
межклеточную
жидкость из
первичной мочи двумя
путями:
трансцеллюлярно
(через клетки
канальцевого
эпителия) либо
парацеллюлярно (по
межклеточным
пространствам).

46.

Реабсорбция
• Реабсорбция осуществляется за счет
активного и пассивноготранспорта.
• Активно осуществляется перенос ионов
натрия и калия. Вторично-активным
транспортом происходит реабсорбция
глюкозы и АМК.
• Пассивно реабсорбируются вода,
углекислый газ, мочевина, хлориды.

47.

• Реабсорбция веществ в различных отделах
нефрона неодинакова. В проксимальном
сегменте нефрона из ультрафильтрата в
обычных условиях полностью
раебсорбируется глюкоза, АМК, витамины,
белки, микроэлементы, значительное
количество натрия и хлора и многие др.
вещества.
• В последующих отделах нефрона
реабсорбирутся в основном ионы натрия,
хлора и вода (факультативно).

48.

ППК (РSТ)
ПИК (РСТ)
ПГ (LH)
Объем канальцевой жидкости, %СКФ
100
75
ДИК
(DCТ)
СТ
(CD)
Реабсорбция воды в
различных отделах
нефрона
50
35
25
20
25
50
75
Относительная длина нефрона, %
100

49.

Транспорт веществ в проксимальном извитом
канальце
Реабсорбция
Na+,
К+ ,
Са2+,
Mg2+,
НСО3–,
SO42-,
HPO42-,
Cl-,
глюкоза,
аминокислоты,
белки,
мочевина,
мочевая кислота
Секреция
Н+,
NH4+
органические
кислоты,
органические
основания

50.

Вещества в зависимости от механизмов и
степени их реабсорбции делят на:
• пороговые и
• беспороговые.
Пороговые вещества в нормальных условиях
реабсорбируются из первичной мочи почти
полностью при участии механизмов
облегченного транспорта.

51.

Пороговые вещества появляются
в значительных количествах в
конечной моче, когда их
концентрация в плазме крови (и
тем самым в первичной моче)
увеличится и превысит «порог
выведения», или «почечный
порог».
Величина этого порога определяется
возможностями белковпереносчиков в мембране
эпителиальных клеток
обеспечивать перенос
профильтровавшихся веществ
через стенку канальцев.

52.

• При исчерпании (перенасыщении)
возможностей транспорта, когда в
переносе задействованы все белкипереносчики, часть вещества не может
реабсорбироваться в кровь, и оно
появляется в конечной моче.
• Так, например, порог выведения для
глюкозы составляет 10 ммоль/л (1,8 г/л) и
почти в 2 раза превышает ее нормальное
содержание в крови (3,33-5,55 ммоль/л).

53.

Если концентрация глюкозы в плазме крови
превышает 10 ммоль/л, то
наблюдается глюкозурия — выделение
глюкозы с мочой (в количествах более 100
мг/сут). Интенсивность глюкозурии
возрастает пропорционально увеличению
содержания глюкозы в плазме крови, что
является важным диагностическим
признаком тяжести сахарного диабета.
В норме уровень глюкозы в плазме крови (и первичной моче)
даже после еды почти никогда не превышает величины
(10 ммоль/л), необходимой для ее появления в конечной
моче.

54.

• Беспороговые (непороговые) вещества не
имеют порога выведения и удаляются из
организма при любой их концентрации в
плазме крови. Такими веществами обычно
являются продукты метаболизма,
подлежащие удалению из организма
(креатинин), и другие органические
вещества (например, инулин). Эти вещества
используются для исследования функций
почек.

55.

56.

57.

58.

Регуляция инкреции АДГ

59.

60.

Частичная
реабсорбция
20%
Вещество Х
80%

61.

Полная
реабсорбция
20%
Вещество Z
80%

62.

Реабсорбция натрия
совершается во всех
отделах нефрона.
Около 65% ионов натрия
реабсорбируется в
проксимальных канальцах,
25% - в петле нефрона, 9% в дистальном извитом
канальце и 1% - в
собирательных трубочках.

63.

Обнаружено семь различных систем
переноса аминокислот:
• для «кислых» аминокислот (глутаминовой,
аспарагиновой);
• для «основных» аминокислот (аргинина,
лизина,орнитина);
• для «нейтральных» аминокислот:
– цистина и цистеина;
– пролина, оксипролина и глицина;
– глицина;
– фенилаланина, лейцина, изолейцина,
триптофана и метионина;
– таурина, ГАМК и b–аланина.

64.

Транспорт веществ в проксимальном прямом
канальце
• Снижается способность к переносу больших
количеств воды и электролитов
• Cекреция органических катионов и
анионов усиливается и достигает
максимума
– Метаболиты
– Лекарства
– Токсины

65.

Полная
секреция
20%
Вещество X
80%

66.

Транспорт веществ в петле Генле
ClNa+
Н 2О
Н2 О
ClNa+

67.

• Для толстого восходящего
колена петли Генле характерны
– чрезвычайно эффективный
активный перенос Nа+ через
клетки
– и почти полная
водонепроницаемость.

68.

2+
Са
Na+ Mg2+
H2O
К+
Na+
АТФ
Na+
АДФ+Рн
Cl-
Cl-
furosemid
e
К+
Cl-
К+
К+
+
-73мВ
-80мВ
-7мВ
-

69.

Транспорт веществ в
дистальном извитом канальце
• Плохо проницаемы для воды
• Реабсорбция воды и натрия не
связаны
• Проницаемость для воды не
регулируется АДГ (вазопрессин)

70.

H2O
Na
К+
+
thiazides
Cl-
АТФ
АДФ+Рн
К+
К+
Cl-
ядро
Na+
Na+
Н+
-
-50мВ
синтез
белка
Na+
А
мРНК
+50мВ
-80мВ
+

71.

Действие АДГ на проницаемость стенки собирательной
трубочки для воды
К+
К+
Na+
мРНК
АТФ
АДФ+Рн
ядро
Na+
К+
H2O
АД
Г
синтез
аквапоринов
цАМФ
-
-50мВ
ПКА
+50мВ
GP
АЦ
АТФ
-80мВ
+

72.

Транспорт
мочевины

73.

Осмотическое
концентрирование

74.

Ра
Объемная скорость, л/мин
Диапазон
саморегуляции
1,5
Рк
Ра
1,0
Рк
Ра
Рк
Исследование
механизма
саморегуляции
0,5
клубочковой
СКФ
фильтрации на
изолированной,
денервированной,
перфузируемой
0
120 160
200 240
40
80
Среднее артериальное давление, мм.рт.ст.
почке
Почечный кровоток

75.

Выделительная функция
слюнных
желез
При нарушении выделительной функции почек в слюне
увеличивается содержание ряда веществ-экскретов,
которые подлежат удалению из организма . Это могут
быть соли йода, ртути, свинца, мышьяка, висмута, урана, а
так же продукты метаболизма – СО2, мочевая кислота,
креатинин, кетоновые тела. Наибольшее количество
мочевины выделяется малыми слюнными железами;
меньше ее выделяют поднижнечелюстные и околоушные
железы.