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Cambiamenti metabolici nei reni che cos'è. Cosa forniscono i reni? Meccanismo di formazione dell'urina

I reni fungono da "filtro" naturale del sangue che, se correttamente funzionanti, rimuovono le sostanze nocive dal corpo. La regolazione della funzione renale nel corpo è vitale per il funzionamento stabile del corpo e sistema immunitario. Per una vita comoda, sono necessari due organi. Ci sono momenti in cui una persona rimane con uno di loro: è possibile vivere, ma dovrai dipendere dagli ospedali per tutta la vita e la protezione contro le infezioni diminuirà più volte. Di cosa sono responsabili i reni, perché sono necessari nel corpo umano? Per fare questo, dovresti studiare le loro funzioni.

La struttura dei reni

Approfondiamo un po 'l'anatomia: gli organi escretori includono i reni: questo è un organo a forma di fagiolo accoppiato. Si trovano nella regione lombare, mentre il rene sinistro è più in alto. Tale è la natura: sopra il rene destro c'è il fegato, che non gli consente di muoversi da nessuna parte. Per quanto riguarda le dimensioni, gli organi sono quasi gli stessi, ma si noti che quello di destra è leggermente più piccolo.

Qual è la loro anatomia? Esternamente l'organo è ricoperto da un guscio protettivo e al suo interno organizza un sistema in grado di accumulare e rimuovere fluido. Inoltre, il sistema include il parenchima, che crea il midollo e la corteccia e fornisce gli strati esterno ed interno. parenchima - un insieme di elementi di base che sono limitati alla base e al guscio connettivi. Il sistema di accumulo è rappresentato da un piccolo calice renale, che ne forma uno grande nel sistema. La connessione di quest'ultimo forma un bacino. A sua volta, il bacino è collegato a vescia attraverso gli ureteri.

Attività principali


Durante il giorno, i reni pompano tutto il sangue nel corpo, eliminando le tossine, i microbi e altre sostanze nocive dalle tossine.

Durante il giorno, i reni e il fegato elaborano e purificano il sangue da scorie, tossine, rimuovono i prodotti in decomposizione. Più di 200 litri di sangue al giorno vengono pompati attraverso i reni, il che ne garantisce la purezza. I microrganismi negativi penetrano nel plasma sanguigno e vanno alla vescica. Quindi cosa fanno i reni? Data la quantità di lavoro che forniscono i reni, una persona non potrebbe esistere senza di loro. Le principali funzioni dei reni svolgono il seguente lavoro:

  • escretore (escretore);
  • omeostatico;
  • metabolico;
  • endocrino;
  • secretivo;
  • funzione emopoietica.

Funzione escretoria - come compito principale dei reni


La formazione e l'escrezione dell'urina è la funzione principale dei reni nel sistema escretore del corpo.

funzione escretoriaè quello di rimuovere le sostanze nocive dall'ambiente interno. In altre parole, questa è la capacità dei reni di correggere lo stato acido, stabilizzare il metabolismo del sale marino e partecipare al mantenimento della pressione sanguigna. Il compito principale sta proprio in questa funzione dei reni. Inoltre, regolano la quantità di sali, proteine ​​​​nel liquido e forniscono il metabolismo. La violazione della funzione escretoria dei reni porta a un risultato terribile: coma, interruzione dell'omeostasi e persino morte. In questo caso, una violazione della funzione escretoria dei reni si manifesta con un aumento del livello di tossine nel sangue.

La funzione escretoria dei reni viene svolta attraverso i nefroni - unità funzionali nei reni. Da un punto di vista fisiologico, un nefrone è un corpuscolo renale in una capsula, con tubuli prossimali e un tubo di raccolta. I nefroni svolgono un lavoro responsabile: controllano corretta esecuzione meccanismi interni nell'uomo.

funzione escretoria. Fasi di lavoro

La funzione escretoria dei reni passa attraverso le seguenti fasi:

  • secrezione;
  • filtrazione;
  • riassorbimento.

La violazione della funzione escretoria dei reni porta allo sviluppo di uno stato tossico del rene.

Durante la secrezione, il prodotto metabolico, l'equilibrio degli elettroliti, viene rimosso dal sangue. La filtrazione è il processo mediante il quale una sostanza entra nell'urina. In questo caso, il fluido che è passato attraverso i reni assomiglia al plasma sanguigno. Nella filtrazione si distingue un indicatore che caratterizza il potenziale funzionale dell'organo. Questo indicatore è chiamato velocità. filtrazione glomerulare. Questo valore è necessario per determinare il tasso di produzione di urina per un tempo specifico. La capacità di assorbire elementi importanti dall'urina nel sangue è chiamata riassorbimento. Questi elementi sono proteine, amminoacidi, urea, elettroliti. Il tasso di riassorbimento cambia indicatori dalla quantità di liquido nel cibo e dalla salute dell'organo.

Qual è la funzione secretoria?

Ancora una volta, notiamo che i nostri organi omeostatici controllano il meccanismo interno del lavoro e gli indicatori metabolici. Filtrano il sangue, monitorano la pressione sanguigna e sintetizzano sostanze biologicamente attive. L'aspetto di queste sostanze è direttamente correlato all'attività secretoria. Il processo riflette la secrezione di sostanze. A differenza dell'escretore, la funzione secretoria dei reni prende parte alla formazione dell'urina secondaria, un liquido senza glucosio, amminoacidi e altri benefico per il corpo sostanze. Considera il termine "secrezione" in dettaglio, poiché ci sono diverse interpretazioni in medicina:

  • sintesi di sostanze che successivamente torneranno al corpo;
  • sintetizzando sostanze chimiche di cui è saturo il sangue;
  • rimozione di elementi non necessari dal sangue da parte delle cellule del nefrone.

lavoro omeostatico

La funzione omeostatica serve a regolare l'equilibrio idrico-salino e acido-base dell'organismo.


I reni regolano l'equilibrio idrico-salino di tutto il corpo.

L'equilibrio salino-acqua può essere descritto come segue: mantenimento di una quantità costante di liquidi nel corpo umano, dove gli organi omeostatici influenzano la composizione ionica delle acque intracellulari ed extracellulari. Grazie a questo processo, il 75% degli ioni sodio e cloruro viene riassorbito dal filtro glomerulare, mentre gli anioni si muovono liberamente e l'acqua viene riassorbita passivamente.

La regolazione dell'equilibrio acido-base del corpo è un fenomeno complesso e confuso. Il mantenimento di un pH stabile nel sangue è dovuto al "filtro" e ai sistemi tampone. Rimuovono i componenti acido-base, che normalizzano la loro quantità naturale. Quando il pH del sangue cambia (questo fenomeno è chiamato acidosi tubulare), si forma l'urina alcalina. L'acidosi tubulare rappresenta una minaccia per la salute, ma meccanismi speciali sotto forma di secrezione di h +, ammoniogenesi e gluconeogenesi, arrestano l'ossidazione delle urine, riducono l'attività degli enzimi e sono coinvolti nella conversione delle sostanze acido-reattive in glucosio.

Ruolo della funzione metabolica

La funzione metabolica dei reni nel corpo avviene attraverso la sintesi di sostanze biologicamente attive (renina, eritropoietina e altre), poiché influenzano la coagulazione del sangue, il metabolismo del calcio e l'aspetto dei globuli rossi. Questa attività determina il ruolo dei reni nel metabolismo. La partecipazione al metabolismo delle proteine ​​​​è fornita dal riassorbimento degli amminoacidi e dalla sua ulteriore escrezione da parte dei tessuti corporei. Da dove vengono gli amminoacidi? Appaiono dopo la scissione catalitica di sostanze biologicamente attive, come insulina, gastrina, ormone paratiroideo. Oltre ai processi di catabolismo del glucosio, i tessuti possono produrre glucosio. La gluconeogenesi si verifica all'interno della corteccia, mentre la glicolisi si verifica nel midollo. Si scopre che la conversione dei metaboliti acidi in glucosio regola il pH del sangue.

I reni sono coinvolti nel metabolismo delle proteine, dei lipidi e dei carboidrati. Questa funzione è dovuta alla partecipazione dei reni nell'assicurare la costanza della concentrazione nel sangue di un numero di sostanze fisiologicamente significative materia organica. Nei glomeruli renali vengono filtrate proteine ​​e peptidi a basso peso molecolare. Nel nefrone prossimale, vengono scissi in amminoacidi o dipeptidi e trasportati attraverso la membrana plasmatica basale nel sangue. Con la malattia renale, questa funzione può essere compromessa. I reni sono in grado di sintetizzare il glucosio (gluconeogenesi). Con il digiuno prolungato, i reni possono sintetizzare fino al 50% della quantità totale di glucosio che si forma nel corpo ed entra nel flusso sanguigno. Per il dispendio energetico, i reni possono utilizzare il glucosio o il libero acido grasso. Con un basso livello di glucosio nel sangue, le cellule renali consumano gli acidi grassi in misura maggiore, con l'iperglicemia, il glucosio viene prevalentemente scomposto. Il significato dei reni nel metabolismo lipidico risiede nel fatto che gli acidi grassi liberi possono essere inclusi nella composizione del triacilglicerolo e dei fosfolipidi nelle cellule dei reni ed entrare nel sangue sotto forma di questi composti.

Regolazione dell'attività renale

Storicamente sono interessanti gli esperimenti condotti con irritazione o recisione dei nervi efferenti che innervano i reni. Sotto queste influenze, la diuresi è cambiata in modo insignificante. Cambiava poco se i reni venivano trapiantati al collo e l'arteria renale veniva suturata all'arteria carotide. Tuttavia, anche in queste condizioni, era possibile sviluppare riflessi condizionati alla stimolazione del dolore o ad un carico idrico, e anche la diuresi cambiava sotto effetti riflessi incondizionati. Questi esperimenti hanno dato motivo di presumere che gli effetti riflessi sui reni non siano effettuati tanto attraverso i nervi efferenti dei reni (hanno un effetto relativamente scarso sulla diuresi), ma c'è un rilascio riflesso di ormoni (ADH, aldosterone) e hanno un effetto diretto sul processo di diuresi nei reni. Pertanto, ci sono tutte le ragioni per distinguere i seguenti tipi nei meccanismi di regolazione della minzione: riflesso condizionato, riflesso incondizionato e umorale.

Il rene funge da organo esecutivo in una catena di vari riflessi che assicurano la costanza della composizione e del volume dei liquidi dell'ambiente interno. Il sistema nervoso centrale riceve informazioni sullo stato dell'ambiente interno, avviene l'integrazione dei segnali e viene assicurata la regolazione dell'attività dei reni. L'anuria, che si verifica con l'irritazione del dolore, può essere riprodotta da un riflesso condizionato. Il meccanismo dell'anuria dolorosa si basa sull'irritazione dei centri ipotalamici che stimolano la secrezione di vasopressina da parte della neuroipofisi. Insieme a questo, aumenta l'attività della parte simpatica del sistema nervoso e la secrezione di catecolamine da parte delle ghiandole surrenali, che provoca una forte diminuzione della minzione dovuta sia a una diminuzione della filtrazione glomerulare che a un aumento del riassorbimento tubulare dell'acqua.

Non solo una diminuzione, ma anche un aumento della diuresi può essere causato da un riflesso condizionato. L'introduzione ripetuta di acqua nel corpo del cane in combinazione con l'azione di uno stimolo condizionato porta alla formazione di un riflesso condizionato, accompagnato da un aumento della minzione. Il meccanismo della poliuria riflessa condizionata in questo caso si basa sul fatto che gli impulsi vengono inviati dalla corteccia cerebrale all'ipotalamo e la secrezione di ADH diminuisce. Gli impulsi che arrivano lungo le fibre adrenergiche stimolano il trasporto del sodio e lungo le fibre colinergiche attivano il riassorbimento del glucosio e la secrezione di acidi organici. Il meccanismo del cambiamento nella minzione con la partecipazione dei nervi adrenergici è dovuto all'attivazione dell'adenilato ciclasi e alla formazione di cAMP nelle cellule dei tubuli. L'adenilato ciclasi catecolamino-sensibile è presente nelle membrane basolaterali delle cellule del tubulo contorto distale e nei tratti iniziali dei dotti collettori. I nervi afferenti del rene svolgono un ruolo importante come collegamento informativo nel sistema di regolazione ionica e assicurano l'attuazione dei riflessi reno-renali. Per quanto riguarda la regolazione umorale-ormonale della minzione, questa è stata descritta in dettaglio sopra.

I reni sono tra gli organi più forniti di sangue del corpo umano. Consumano l'8% di tutto l'ossigeno nel sangue, sebbene la loro massa raggiunga a malapena lo 0,8% del peso corporeo.

Lo strato corticale è caratterizzato da un tipo di metabolismo aerobico, il midollo - anaerobico.

I reni hanno un'ampia gamma enzimi inerenti a tutti i tessuti che funzionano attivamente. Allo stesso tempo, differiscono nei loro enzimi "specifici per organo", la determinazione del cui contenuto nel sangue nelle malattie renali ha un valore diagnostico. Questi enzimi includono principalmente la glicina amido transferasi (è attiva anche nel pancreas), che trasferisce il gruppo ammidico dall'arginina alla glicina. Questa reazione è il passo iniziale nella sintesi della creatina:

Glicina ammido transferasi

L-Arginina + Glicina L-Ornitina + Glicociamina

Da spettro isoenzimatico per lo strato corticale dei reni, LDH 1 e LDH 2 sono caratteristici e per midollo- LDH 5 e LDH 4. Per acuto nefropatia nel sangue, viene determinata una maggiore attività degli isoenzimi aerobici della lattato deidrogenasi (LDH 1 e LDH 2) e dell'isoenzima dell'alanina aminopeptidasi -AAP 3.

Insieme al fegato, i reni sono un organo capace di gluconeogenesi. Questo processo avviene nelle cellule dei tubuli prossimali. Principale la glutammina è un substrato per la gluconeogenesi, che svolge contemporaneamente una funzione tampone per mantenere il pH richiesto. Attivazione dell'enzima chiave della gluconeogenesi - fosfoenolpiruvato carbossichinasi causato dalla comparsa di equivalenti acidi nel sangue che scorre . Pertanto, lo stato acidosi porta, da un lato, alla stimolazione della gluconeogenesi, dall'altro, ad un aumento della formazione di NH3, cioè neutralizzazione dei prodotti acidi. Tuttavia eccesso la produzione di ammoniaca - iperammoniemia - causerà già lo sviluppo del metabolismo alcalosi. Un aumento della concentrazione di ammoniaca nel sangue è il sintomo più importante di una violazione dei processi di sintesi dell'urea nel fegato.

Meccanismo di formazione dell'urina.

Ci sono 1,2 milioni di nefroni nel rene umano. Il nefrone è costituito da diverse parti che differiscono morfologicamente e funzionalmente: il glomerulo (glomerulo), il tubulo prossimale, l'ansa di Henle, il tubulo distale e il dotto collettore. Ogni giorno i glomeruli filtrano 180 litri di plasma sanguigno apportato. Nei glomeruli si verifica l'ultrafiltrazione del plasma sanguigno, con conseguente formazione di urina primaria.

Le molecole con un peso molecolare fino a 60.000 Da entrano nell'urina primaria, cioè non ci sono praticamente proteine ​​​​in esso. La capacità di filtrazione dei reni viene giudicata sulla base della clearance (purificazione) di un particolare composto - il numero di ml di plasma che possono eliminare completamente questa sostanza quando passa attraverso il rene (per maggiori dettagli, vedere la fisiologia corso).

I tubuli renali effettuano il riassorbimento e la secrezione di sostanze. Questa funzione è diversa per le diverse connessioni e dipende da ciascun segmento del tubulo.

Nei tubuli prossimali a seguito dell'assorbimento di acqua e ioni Na +, K +, Cl -, HCO 3 - disciolti in esso. inizia la concentrazione dell'urina primaria. L'assorbimento d'acqua avviene passivamente seguendo il trasporto attivo del sodio. Le cellule dei tubuli prossimali riassorbono anche glucosio, amminoacidi e vitamine dall'urina primaria.

Un ulteriore riassorbimento di Na + si verifica nei tubuli distali. L'assorbimento d'acqua qui avviene indipendentemente dagli ioni di sodio. Gli ioni K +, NH 4 +, H + sono secreti nel lume dei tubuli (si noti che K +, a differenza di Na +, non solo può essere riassorbito, ma anche secreto). Nel processo di secrezione, il potassio dal fluido intercellulare entra attraverso la membrana plasmatica basale nella cellula tubulare a causa del lavoro della "pompa K + -Na +", quindi passivamente, per diffusione, viene rilasciato nel lume di tubulo nefronico attraverso la membrana cellulare apicale. Sulla fig. viene mostrata la struttura della “K + -Na + -pump”, o K + -Na + -ATP-ase (Fig. 1)

Fig.1 Funzionamento di K + -Na + -ATPase

Nel segmento midollare dei dotti collettori avviene la concentrazione finale delle urine. Solo l'1% del liquido filtrato dai reni si trasforma in urina. Nei dotti collettori, l'acqua viene riassorbita attraverso le aquoporine II incorporate (canali di trasporto dell'acqua) sotto l'azione della vasopressina. La quantità giornaliera di urina finale (o secondaria), che ha un'attività osmotica molte volte superiore a quella primaria, è in media di 1,5 litri.

Il riassorbimento e la secrezione di vari composti nei reni è regolata dal sistema nervoso centrale e dagli ormoni. Quindi, con stress emotivo e doloroso, può svilupparsi anuria (cessazione della minzione). L'assorbimento di acqua è aumentato dalla vasopressina. La sua carenza porta alla diuresi idrica. L'aldosterone aumenta il riassorbimento del sodio e, insieme a quest'ultimo, dell'acqua. La paratirina influisce sull'assorbimento di calcio e fosfati. Questo ormone aumenta l'escrezione di fosfato, mentre la vitamina D la ritarda.

Il ruolo dei reni nel mantenimento dell'equilibrio acido-base. La costanza del pH del sangue è mantenuta dai suoi sistemi tampone, polmoni e reni. La costanza del pH del fluido extracellulare (e indirettamente - intracellulare) è fornita dai polmoni rimuovendo la CO 2, i reni - rimuovendo ammoniaca e protoni e riassorbendo i bicarbonati.

I principali meccanismi nella regolazione dell'equilibrio acido-base sono il processo di riassorbimento del sodio e la secrezione di ioni idrogeno formati con la partecipazione di carbanidrasi.

Carbanhydrase (cofattore Zn) accelera il ripristino dell'equilibrio nella formazione di acido carbonico da acqua e anidride carbonica:

H 2 O + CO 2 ⇄ H 2 COSÌ 3 ⇄ H + + NSO 3 –

A valori acidi, il pH sale R CO2 e, allo stesso tempo, la concentrazione di CO2 nel plasma sanguigno. La CO 2 si diffonde già in quantità maggiori dal sangue nelle cellule dei tubuli renali (). Nei tubuli renali, sotto l'azione della carbanidrasi, si forma acido carbonico (), dissociandosi in un protone e uno ione bicarbonato. Gli ioni H + con l'aiuto di una pompa protonica ATP-dipendente o sostituendoli con Na + vengono trasportati () nel lume del tubulo. Qui si legano a HPO 4 2- per formare H 2 PO 4 - . Sul lato opposto del tubulo (adiacente al capillare), il bicarbonato si forma con l'aiuto di una reazione carbanidrasica (), che, insieme al catione sodio (Na + cotrasporto), entra nel plasma sanguigno (Fig. 2) .

Se l'attività della carbanidrasi è inibita, i reni perdono la loro capacità di secernere acido.

Riso. 2. Il meccanismo di riassorbimento e secrezione di ioni nella cellula del tubulo del rene

Il meccanismo più importante che contribuisce alla conservazione del sodio nel corpo è la formazione di ammoniaca nei reni. NH3 viene utilizzato al posto di altri cationi per neutralizzare gli equivalenti acidi dell'urina. La fonte di ammoniaca nei reni sono i processi di deaminazione della glutammina e deaminazione ossidativa degli amminoacidi, principalmente la glutammina.

La glutammina è un'ammide dell'acido glutammico, formata dall'aggiunta di NH 3 ad essa dall'enzima glutammina sintasi o sintetizzata nelle reazioni di transaminazione. Nei reni, il gruppo ammidico della glutammina viene scisso idroliticamente dalla glutammina dall'enzima glutaminasi I. In questo caso si forma ammoniaca libera:

glutaminasi IO

Glutammina Acido glutammico + NH 3

Glutammato deidrogenasi

α-chetoglutarico

acido + NH 3

L'ammoniaca può facilmente diffondersi nei tubuli renali e lì è facile attaccare i protoni per formare uno ione ammonio: NH 3 + H + ↔NH 4 +

Innanzitutto è necessario distinguere tra i concetti di metabolismo renale e funzione metabolica del rene. Il metabolismo renale è i processi metabolici nel rene che assicurano l'esecuzione di tutte le sue funzioni. La funzione metabolica dei reni è associata al mantenimento di un livello costante di proteine, carboidrati e lipidi nei fluidi dell'ambiente interno.

Le albumine e le globuline non passano attraverso la membrana glomerulare, ma le proteine ​​e i peptidi a basso peso molecolare vengono filtrati liberamente. Di conseguenza, ormoni e proteine ​​alterate entrano costantemente nei tubuli. Le cellule del tubulo prossimale del nefrone catturano e poi li scompongono in amminoacidi, che vengono trasportati attraverso la membrana plasmatica basale nel fluido extracellulare e quindi nel sangue. Ciò contribuisce al ripristino del fondo di aminoacidi nel corpo. Quindi i reni giocano ruolo importante nella scomposizione di proteine ​​​​a basso peso molecolare e alterate, grazie alle quali il corpo viene liberato da sostanze fisiologicamente attive, il che migliora l'accuratezza della regolazione, e gli aminoacidi che ritornano nel sangue vengono utilizzati per la nuova sintesi. I reni hanno un sistema di produzione di glucosio attivo. Con la fame prolungata, i reni sintetizzano circa la metà della quantità totale di glucosio che entra nel sangue. Per questo vengono utilizzati acidi organici. Convertendo questi acidi in glucosio - una sostanza chimicamente neutra - i reni contribuiscono così alla stabilizzazione del pH del sangue, quindi, con l'alcalosi, si riduce la sintesi del glucosio dai substrati acidi.

La partecipazione del rene al metabolismo lipidico è dovuta al fatto che il rene estrae gli acidi grassi liberi dal sangue e la loro ossidazione garantisce in gran parte il funzionamento del rene. Questi acidi plasmatici sono legati all'albumina e quindi non vengono filtrati. Entrano nelle cellule del nefrone dal liquido interstiziale. Gli acidi grassi liberi sono inclusi nei fosfolipidi del rene, che qui svolgono un ruolo importante nell'esecuzione di vari funzioni di trasporto. Gli acidi grassi liberi nel rene sono anche inclusi nella composizione di triacilgliceridi e fosfolipidi e quindi entrano nel sangue sotto forma di questi composti.

Regolazione dell'attività renale

regolazione nervosa. I reni sono uno degli importanti organi esecutivi nel sistema di vari riflessi che regolano la costanza dell'ambiente interno del corpo. Il sistema nervoso influenza tutti i processi di formazione dell'urina: filtrazione, riassorbimento e secrezione.

L'irritazione delle fibre simpatiche che innervano i reni porta a un restringimento vasi sanguigni nei reni. Il restringimento delle arteriole afferenti è accompagnato da una diminuzione della pressione sanguigna nei glomeruli e da una diminuzione della quantità di filtrazione. Con il restringimento delle arteriole efferenti, la pressione di filtrazione aumenta e la filtrazione aumenta. Influenze simpatiche stimolare il riassorbimento di sodio.

Le influenze parasimpatiche attivano il riassorbimento del glucosio e la secrezione di acidi organici.

Le irritazioni dolorose portano a una diminuzione riflessa della minzione fino alla completa cessazione della minzione. Questo fenomeno è stato nominato anuria dolorosa. Il meccanismo dell'anuria dolorosa è che si verifica uno spasmo delle arteriole afferenti con un aumento dell'attività del sistema nervoso simpatico e la secrezione di catecolamine da parte delle ghiandole surrenali, che porta a una forte diminuzione della filtrazione glomerulare. A parte questo, di conseguenza attivazione dei nuclei dell'ipotalamo, c'è un aumento della secrezione di ADH, che migliora il riassorbimento dell'acqua e quindi riduce la diuresi. Questo ormone aumenta indirettamente la permeabilità delle pareti dei dotti collettori attraverso l'attivazione dell'enzima ialuronidasi. Questo enzima depolimerizza l'acido ialuronico, che fa parte della sostanza intercellulare delle pareti dei dotti collettori. Le pareti dei dotti collettori diventano più porose per l'aumento degli spazi intercellulari e si creano le condizioni per il movimento dell'acqua lungo il gradiente osmotico. L'enzima ialuronidasi è apparentemente formato dall'epitelio dei dotti collettori e viene attivato sotto l'influenza dell'ADH. Con una diminuzione della secrezione di ADH, le pareti del nefrone distale diventano quasi completamente impermeabili all'acqua e una grande quantità viene escreta nelle urine, mentre la diuresi può aumentare fino a 25 litri al giorno. Tale stato è chiamato diabete insipido (diabete insipido).

La cessazione della minzione, osservata con irritazione dolorosa, può essere causata da un riflesso condizionato. In modo riflesso condizionato si può provocare anche un aumento della diuresi. I cambiamenti riflessi condizionati nella diuresi indicano un effetto sull'attività dei reni delle parti superiori del sistema nervoso centrale, vale a dire la corteccia cerebrale.

regolazione umorale. La regolazione umorale dell'attività dei reni svolge un ruolo di primo piano. In generale, la ristrutturazione dell'attività dei reni, il suo adattamento alle condizioni di esistenza in continuo cambiamento si distingue principalmente per l'influenza sull'apparato glomerulare e caiale di vari ormoni: ADH, aldosterone, ormone paratiroideo, tiroxina e molti altri, di cui i primi due sono i più importanti.

L'ormone antidiuretico, come notato sopra, migliora il riassorbimento dell'acqua e quindi riduce la diuresi (da qui il suo nome). Questo è essenziale per mantenere costante la pressione osmotica del sangue. Con un aumento della pressione osmotica, aumenta la secrezione di ADH e questo porta alla separazione dell'urina concentrata, che libera il corpo dai sali in eccesso con una minima perdita di acqua. Una diminuzione della pressione osmotica del sangue porta ad una diminuzione della secrezione di ADH e, di conseguenza, al rilascio di urina più liquida e al rilascio del corpo dall'acqua in eccesso.

Il livello di secrezione di ADH dipende non solo dall'attività degli osmocettori, ma anche dall'attività dei volomorecettori, che rispondono ai cambiamenti nel volume del fluido intravascolare ed extracellulare.

L'ormone aldosterone aumenta il riassorbimento degli ioni sodio e la secrezione di potassio da parte delle cellule dei tubuli renali. Dal fluido extracellulare, questo ormone penetra attraverso la membrana plasmatica basale nel citoplasma della cellula, si combina con il recettore e questo complesso entra nel nucleo, dove si forma un nuovo complesso di aldosterone con cromatina stereospecifica per esso. Un aumento della secrezione di ioni potassio sotto l'influenza dell'aldosterone non è associato all'attivazione dell'apparato di sintesi proteica della cellula. L'aldosterone aumenta la permeabilità al potassio della membrana cellulare apicale e quindi aumenta il flusso di ioni potassio nelle urine. L'aldosterone riduce il riassorbimento di calcio e magnesio parti prossimali tubuli.

Respiro

La respirazione è uno dei vitali funzioni importanti organismo, volto a mantenere il livello ottimale dei processi redox nelle cellule. La respirazione è un complesso processo biologico che garantisce l'apporto di ossigeno ai tessuti, il suo utilizzo da parte delle cellule nel processo metabolico e la rimozione dell'anidride carbonica formata.

L'intero complesso processo di respirazione può essere suddiviso in tre fasi principali: respirazione esterna, trasporto di gas da parte del sangue e respirazione tissutale.

respirazione esterna - scambio di gas tra un organismo e l'aria atmosferica circostante. La respirazione esterna, a sua volta, può essere suddivisa in due fasi:

Scambio di gas tra aria atmosferica e aria alveolare;

Scambio di gas tra il sangue dei capillari polmonari e l'aria alveolare (scambio di gas nei polmoni).

Trasporto di gas attraverso il sangue. L'ossigeno e l'anidride carbonica in uno stato disciolto libero vengono trasportati in piccole quantità, il volume principale di questi gas viene trasportato in uno stato legato. Il principale vettore di ossigeno è l'emoglobina. Con l'aiuto dell'emoglobina viene trasportato anche fino al 20% di anidride carbonica (carbemoglobina). Il resto dell'anidride carbonica viene trasportato sotto forma di bicarbonati plasmatici.

Respirazione interna o tissutale. Questa fase della respirazione può anche essere divisa in due:

Scambio di gas tra sangue e tessuti;

Consumo cellulare di ossigeno e rilascio di anidride carbonica.

La respirazione esterna viene eseguita ciclicamente e consiste nella fase di inspirazione, espirazione e pausa respiratoria. Nell'uomo, la frequenza dei movimenti respiratori è in media di 16-18 al minuto.

Biomeccanica dell'inspirazione e dell'espirazione

L'inalazione inizia con la contrazione dei muscoli respiratori (respiratori).

I muscoli, la cui contrazione porta ad un aumento del volume della cavità toracica, sono chiamati inspiratori e i muscoli, la cui contrazione porta ad una diminuzione del volume della cavità toracica, sono chiamati espiratori. Il principale muscolo inspiratorio è il muscolo diaframma. La contrazione del muscolo del diaframma porta al fatto che la sua cupola si appiattisce, gli organi interni vengono spinti verso il basso, il che porta ad un aumento del volume della cavità toracica in direzione verticale. La contrazione dei muscoli intercostali e intercartilaginei esterni porta ad un aumento del volume della cavità toracica nelle direzioni sagittale e frontale.

I polmoni sono coperti da una membrana sierosa - pleura, costituito da fogli viscerali e parietali. Lo strato parietale è collegato al torace e lo strato viscerale è collegato al tessuto polmonare. Con un aumento di volume Petto, per effetto della contrazione dei muscoli inspiratori, il foglio parietale seguirà il torace. Come risultato della comparsa di forze adesive tra i fogli della pleura, il foglio viscerale seguirà il parietale e dopo di loro i polmoni. Ciò porta ad un aumento della pressione negativa nella cavità pleurica e ad un aumento del volume polmonare, che è accompagnato da una diminuzione della pressione in essi, diventa inferiore alla pressione atmosferica e l'aria inizia a fluire nei polmoni - si verifica l'ispirazione.

Tra gli strati viscerale e parietale della pleura c'è uno spazio simile a una fessura chiamato cavità pleurica. La pressione nella cavità pleurica è sempre al di sotto dell'atmosfera, si chiama pressione negativa. Il valore della pressione negativa nella cavità pleurica è pari a: entro la fine dell'espirazione massima - 1-2 mm Hg. Art., alla fine di un'espirazione tranquilla - 2-3 mm Hg. Art., alla fine di un respiro tranquillo -5-7 mm Hg. Art., entro la fine del respiro massimo - 15-20 mm Hg. Arte.

La pressione negativa nella cavità pleurica è dovuta al cosiddetto trazione elastica dei polmoni - forza, con cui i polmoni si sforzano costantemente di ridurre il loro volume. Il ritorno elastico dei polmoni è dovuto a due motivi:

Presenza nella parete degli alveoli un largo numero fibre elastiche;

La tensione superficiale del film liquido che ricopre la superficie interna delle pareti degli alveoli.

Viene chiamata la sostanza che ricopre la superficie interna degli alveoli tensioattivo. Il tensioattivo ha una bassa tensione superficiale e stabilizza lo stato degli alveoli, vale a dire, durante l'inalazione, protegge gli alveoli dall'eccessivo allungamento (le molecole del tensioattivo si trovano lontane l'una dall'altra, che è accompagnata da un aumento del valore della tensione superficiale), e durante l'espirazione - dalla subsidenza (le molecole di tensioattivo si trovano l'una vicino all'altra) l'una all'altra, che è accompagnata da una diminuzione della tensione superficiale).

Il valore della pressione negativa nella cavità pleurica nell'atto di inalazione si manifesta quando l'aria entra cavità pleurica, cioè. pneumotorace. Se una piccola quantità d'aria entra nella cavità pleurica, i polmoni collassano parzialmente, ma la loro ventilazione continua. Questa condizione è chiamata pneumotorace chiuso. Dopo un po', l'aria dalla cavità pleurica viene risucchiata e i polmoni si espandono.

In caso di violazione della tenuta della cavità pleurica, ad esempio, con ferite penetranti del torace o con una rottura del tessuto polmonare a causa della sua sconfitta da qualche malattia, la cavità pleurica comunica con l'atmosfera e la pressione in essa diventa uguale alla pressione atmosferica, i polmoni collassano completamente, la loro ventilazione si interrompe. Questo pneumotorace è chiamato aperto. Il pneumotorace bilaterale aperto è incompatibile con la vita.

Artificiale parziale pneumotorace chiuso(introduzione nella cavità pleurica con un ago di una certa quantità d'aria). scopo terapeutico, ad esempio, nella tubercolosi, il collasso parziale del polmone colpito contribuisce alla guarigione delle cavità patologiche (caverne).

Con la respirazione profonda, numerosi muscoli respiratori ausiliari partecipano all'atto di inalazione, che includono: muscoli del collo, del torace, della schiena. La contrazione di questi muscoli fa muovere le costole, il che aiuta i muscoli inspiratori.

Durante la respirazione tranquilla, l'inspirazione è attiva e l'espirazione è passiva. Forze per un'espirazione calma:

Forza di gravità del torace;

Trazione elastica dei polmoni;

Pressione degli organi cavità addominale;

Trazione elastica delle cartilagini costali attorcigliate durante l'inalazione.

Nell'espirazione attiva partecipano i muscoli intercostali interni, il muscolo dentato posteriore inferiore ei muscoli addominali.

Ventilazione dei polmoni. La ventilazione polmonare è determinata dal volume di aria inspirata o espirata per unità di tempo. La caratteristica quantitativa della ventilazione polmonare è volume minuto di respirazione(MOD) - il volume d'aria che passa attraverso i polmoni in un minuto. A riposo la MOD è di 6-9 litri. A attività fisica il suo valore aumenta notevolmente ed è di 25-30 litri.

Poiché lo scambio di gas tra aria e sangue avviene negli alveoli, non è importante la ventilazione generale dei polmoni, ma la ventilazione degli alveoli. La ventilazione alveolare è inferiore alla ventilazione polmonare per la quantità di spazio morto. Se sottraiamo il volume dello spazio morto dal volume corrente otteniamo il volume di aria contenuta negli alveoli e se questo valore viene moltiplicato per la frequenza respiratoria otteniamo ventilazione alveolare. Pertanto, l'efficienza della ventilazione alveolare è maggiore con la respirazione più profonda e più rara che con la respirazione frequente e superficiale.

Composizione dell'aria inspirata, espirata e alveolare. L'aria atmosferica che una persona respira ha una composizione relativamente costante. L'aria espirata contiene meno ossigeno e più anidride carbonica, mentre l'aria alveolare contiene ancora meno ossigeno e più anidride carbonica.

L'aria inspirata contiene il 20,93% di ossigeno e lo 0,03% di anidride carbonica, l'aria espirata contiene il 16% di ossigeno, il 4,5% di anidride carbonica e l'aria alveolare contiene il 14% di ossigeno e il 5,5% di anidride carbonica. L'aria espirata contiene meno anidride carbonica rispetto all'aria alveolare. Ciò è dovuto al fatto che l'aria dello spazio morto si mescola con l'aria espirata basso contenuto anidride carbonica e la sua concentrazione diminuisce.

Trasporto di gas attraverso il sangue

L'ossigeno e l'anidride carbonica nel sangue si trovano in due stati: legati chimicamente e disciolti. Il trasferimento di ossigeno dall'aria alveolare al sangue e di anidride carbonica dal sangue all'aria alveolare avviene per diffusione. La forza motrice della diffusione è la differenza nella pressione parziale (tensione) di ossigeno e anidride carbonica nel sangue e nell'aria alveolare. A causa della diffusione, le molecole di gas si spostano dalla regione della sua pressione parziale più alta alla regione della pressione parziale bassa.

trasporto di ossigeno. Della quantità totale di ossigeno contenuto in sangue arterioso, solo lo 0,3% in volume viene disciolto nel plasma, il resto dell'ossigeno viene trasportato dai globuli rossi, nei quali è legato chimicamente con l'emoglobina, formando ossiemoglobina. L'aggiunta di ossigeno all'emoglobina (ossigenazione dell'emoglobina) avviene senza modificare la valenza del ferro.

Il grado di saturazione dell'emoglobina con l'ossigeno, cioè la formazione di ossiemoglobina, dipende dalla tensione dell'ossigeno nel sangue. Questa dipendenza è espressa dal grafico dissociazione dell'ossiemoglobina(fig.29).

Fig.29. Grafico di dissociazione dell'ossiemoglobina:

a-alla normale pressione parziale di CO 2

b-influenza delle variazioni della pressione parziale di CO 2

c-influenza delle variazioni di pH;

d-influenza delle variazioni di temperatura.

Quando la tensione dell'ossigeno nel sangue è zero, solo l'emoglobina ridotta è nel sangue. Un aumento della tensione di ossigeno porta ad un aumento della quantità di ossiemoglobina. Il livello di ossiemoglobina aumenta particolarmente rapidamente (fino al 75%) con un aumento della tensione di ossigeno da 10 a 40 mm Hg. Art., e ad una tensione di ossigeno di 60 mm Hg. Arte. la saturazione dell'emoglobina con l'ossigeno raggiunge il 90%. Con un ulteriore aumento della tensione dell'ossigeno, la saturazione dell'emoglobina con l'ossigeno fino alla piena saturazione è molto lenta.

La parte ripida del grafico di dissociazione dell'ossiemoglobina corrisponde alla tensione di ossigeno nei tessuti. La parte inclinata del grafico corrisponde a pressioni di ossigeno elevate e indica che, in queste condizioni, il contenuto di ossiemoglobina dipende poco dalla tensione di ossigeno e dalla sua pressione parziale nell'aria alveolare.

L'affinità dell'emoglobina per l'ossigeno varia a seconda di molti fattori. Se l'affinità dell'emoglobina per l'ossigeno aumenta, il processo va verso la formazione di ossiemoglobina e il grafico di dissociazione si sposta a sinistra. Ciò si osserva con una diminuzione della tensione di anidride carbonica con una diminuzione della temperatura, con uno spostamento del pH verso il lato alcalino.

Con una diminuzione dell'affinità dell'emoglobina per l'ossigeno, il processo va maggiormente verso la dissociazione dell'ossiemoglobina, mentre il grafico della dissociazione si sposta verso destra. Ciò si osserva con un aumento della pressione parziale dell'anidride carbonica, con un aumento della temperatura, con uno spostamento del pH verso il lato acido.

Viene chiamata la quantità massima di ossigeno che il sangue può legare quando l'emoglobina è completamente satura di ossigeno capacità di ossigeno del sangue. Dipende dal contenuto di emoglobina nel sangue. Un grammo di emoglobina è in grado di legare 1,34 ml di ossigeno, quindi, con un contenuto ematico di 140 g/l di emoglobina, la capacità di ossigeno del sangue sarà di 1,34 * 140-187,6 ml, ovvero circa 19 vol%.

Trasporto di anidride carbonica. Allo stato disciolto, viene trasportato solo il 2,5-3% in volume di anidride carbonica, in combinazione con emoglobina - carbemoglobina - 4-5% in volume e sotto forma di sali di acido carbonico 48-51% in volume, a condizione che circa il 58% in volume possa essere estratto dal sangue venoso % di anidride carbonica.

L'anidride carbonica si diffonde rapidamente dal plasma sanguigno ai globuli rossi. Quando combinato con l'acqua, forma un acido carbonico debole. Nel plasma, questa reazione è lenta e negli eritrociti sotto l'influenza dell'enzima anidrasi carbonica accelera rapidamente. L'acido carbonico si dissocia immediatamente in ioni H + e HCO 3 -. Una parte significativa degli ioni HCO 3 - ritorna nel plasma (Fig. 30).

Fig.30. Schema dei processi che avvengono negli eritrociti durante l'assorbimento o il ritorno di ossigeno e anidride carbonica da parte del sangue.

L'emoglobina e le proteine ​​plasmatiche, essendo acidi deboli, formano sali con metalli alcalini: nel plasma con sodio, negli eritrociti con potassio. Questi sali sono in uno stato dissociato. Poiché l'acido carbonico ha proprietà acide più forti delle proteine ​​​​del sangue, quando interagisce con i sali proteici, la proteina anionica si lega al catione H +, formando una molecola non dissociata, e lo ione HCO 3 - - forma bicarbonato con il catione corrispondente - nel sodio plasmatico bicarbonato e negli eritrociti bicarbonato di potassio. I globuli rossi sono chiamati la fabbrica del bicarbonato.

Regolazione della respirazione

Il fabbisogno di ossigeno del corpo, necessario per i processi metabolici, è determinato dall'attività che il corpo sta attualmente svolgendo.

regolazione dell'inspirazione e dell'espirazione. Il cambiamento delle fasi respiratorie è facilitato dai segnali dei meccanorecettori polmonari lungo le fibre afferenti dei nervi vaghi. Quando i nervi vaghi vengono tagliati, la respirazione negli animali diventa più rara e profonda. Di conseguenza, gli impulsi provenienti dai recettori dei polmoni forniscono un passaggio dall'inspirazione all'espirazione e un passaggio dall'espirazione all'inspirazione.

Negli strati epiteliali e subepiteliali di tutte le vie aeree, così come nella regione delle radici dei polmoni, ci sono i cosiddetti recettori irritanti, che hanno entrambe le proprietà di meccano- e chemocettori. Sono irritati da forti cambiamenti nel volume polmonare, alcuni di questi recettori sono eccitati durante l'inspirazione e l'espirazione. I recettori irritanti sono anche eccitati dall'azione di particelle di polvere, vapori di sostanze caustiche e alcune sostanze biologicamente attive, come l'istamina. Tuttavia, per la regolazione del cambiamento nell'inspirazione e nell'espirazione, i recettori dell'allungamento dei polmoni, che sono sensibili all'allungamento del polmone, sono di maggiore importanza.

Durante l'inalazione, quando l'aria inizia a fluire nei polmoni, si allungano e si attivano i recettori dell'allungamento. Gli impulsi da loro lungo le fibre del nervo vago entrano nelle strutture del midollo allungato in un gruppo di neuroni che compongono centro respiratorio(DC). Come mostrato dalla ricerca in midollo allungato nei suoi nuclei dorsale e ventrale è localizzato il centro di inspirazione ed espirazione. Dai neuroni del centro di ispirazione, l'eccitazione entra nei motoneuroni midollo spinale, i cui assoni costituiscono i nervi frenico, intercostale esterno e intercartilagineo che innervano i muscoli respiratori. La contrazione di questi muscoli aumenta ulteriormente il volume del torace, l'aria continua a fluire negli alveoli, allungandoli. Aumenta il flusso di impulsi al centro respiratorio dai recettori dei polmoni. Pertanto, l'inalazione è stimolata dall'inalazione.

I neuroni del centro respiratorio del midollo allungato sono, per così dire, divisi (condizionatamente) in due gruppi. Un gruppo di neuroni dà fibre ai muscoli che forniscono l'ispirazione, questo gruppo di neuroni è chiamato neuroni inspiratori(centro inspiratorio), cioè centro di ispirazione. Un altro gruppo di neuroni che danno fibre all'intercostale interno, e; muscoli intercartilaginei, chiamati neuroni espiratori(centro espiratorio), cioè centro di espirazione.

I neuroni delle parti espiratoria e inspiratoria del centro respiratorio del midollo allungato hanno eccitabilità e labilità diverse. L'eccitabilità della sezione inspiratoria è maggiore, quindi i suoi neuroni sono eccitati dall'azione di una bassa frequenza di impulsi provenienti dai recettori polmonari. Ma man mano che la dimensione degli alveoli aumenta durante l'inspirazione, la frequenza degli impulsi dai recettori dei polmoni aumenta sempre di più, e al culmine dell'inspirazione è così alta che diventa pessimale per i neuroni del centro inspiratorio, ma ottimale per i neuroni del centro di espirazione. Pertanto, i neuroni del centro inspiratorio sono inibiti e i neuroni del centro espiratorio sono eccitati. Pertanto, la regolazione del cambiamento di inspirazione ed espirazione viene effettuata dalla frequenza che percorre le fibre nervose afferenti dai recettori dei polmoni ai neuroni del centro respiratorio.

Oltre ai neuroni inspiratori ed espiratori, è stato trovato un gruppo di cellule nella parte caudale del ponte, che ricevono eccitazioni dai neuroni inspiratori e inibiscono l'attività dei neuroni espiratori. Negli animali con una sezione del tronco encefalico attraverso la metà del ponte, la respirazione diventa rara, molto profonda, con arresti per qualche tempo nella fase inspiratoria, chiamata aipnesia. Viene chiamato un gruppo di celle che crea un effetto simile centro apneico.

Il centro respiratorio del midollo allungato è influenzato dalle sezioni sovrastanti del sistema nervoso centrale. Quindi, ad esempio, davanti al ponte Varolii si trova centro pneumotassico, che contribuisce all'attività periodica del centro respiratorio, aumenta il tasso di sviluppo dell'attività inspiratoria, aumenta l'eccitabilità dei meccanismi di disattivazione dell'ispirazione e accelera l'inizio dell'ispirazione successiva.

L'ipotesi di un meccanismo pessimale per cambiare la fase inspiratoria dalla fase espiratoria non ha trovato conferma sperimentale diretta negli esperimenti con la registrazione dell'attività cellulare delle strutture del centro respiratorio. Questi esperimenti hanno permesso di stabilire un complesso organizzazione funzionale l'ultimo. Di idee moderne l'eccitazione delle cellule della parte inspiratoria del midollo allungato attiva l'attività dei centri apnoestici e pneumotassici. Il centro apnoestico inibisce l'attività dei neuroni espiratori, pneumotassico - eccita. Man mano che l'eccitazione dei neuroni inspiratori aumenta sotto l'influenza degli impulsi dei meccano e dei chemocettori, aumenta l'attività del centro pneumotassico. Le influenze eccitatorie sui neuroni espiratori provenienti da questo centro entro la fine della fase inspiratoria diventano predominanti sulle influenze inibitorie provenienti dal centro apnoistico. Ciò porta all'eccitazione dei neuroni espiratori, che hanno effetti inibitori sulle cellule inspiratorie. L'inalazione rallenta, inizia l'espirazione.

Apparentemente esiste un meccanismo indipendente di inibizione dell'inspirazione a livello del midollo allungato. Questo meccanismo comprende neuroni speciali (I beta) eccitati da impulsi provenienti dai meccanorecettori dello stiramento polmonare e neuroni inspiratori-inibitori eccitati dall'attività dei neuroni I beta. Pertanto, con un aumento degli impulsi dai meccanorecettori polmonari, aumenta l'attività dei neuroni I beta, che a un certo punto nel tempo (entro la fine della fase inspiratoria) provoca l'eccitazione dei neuroni inspiratori-inibitori. La loro attività inibisce il lavoro dei neuroni inspiratori. L'inalazione è sostituita dall'espirazione.

Nella regolazione della respirazione Grande importanza hanno centri nell'ipotalamo. Sotto l'influenza dei centri dell'ipotalamo, c'è un aumento della respirazione, ad esempio, con irritazioni dolorose, con eccitazione emotiva, durante lo sforzo fisico.

Gli emisferi cerebrali partecipano alla regolazione della respirazione, che sono coinvolti nel fine e adeguato adattamento della respirazione alle mutevoli condizioni dell'esistenza dell'organismo.

I neuroni del centro respiratorio del tronco cerebrale hanno automatismo, cioè, la capacità di eccitazione periodica spontanea. Per l'attività automatica dei neuroni DC, è necessario ricevere costantemente segnali dai chemocettori, oltre che da formazione reticolare tronco encefalico. L'attività automatica dei neuroni DC è sotto un pronunciato controllo volontario, che consiste nel fatto che una persona può modificare la frequenza e la profondità della respirazione su un'ampia gamma.

L'attività del centro respiratorio dipende in gran parte dalla tensione dei gas nel sangue e dalla concentrazione di ioni idrogeno in esso contenuti. Il ruolo principale nel determinare la quantità di ventilazione polmonare è la tensione dell'anidride carbonica nel sangue arterioso, come se creasse una richiesta per la quantità desiderata di ventilazione degli alveoli.

Il contenuto di ossigeno e soprattutto di anidride carbonica viene mantenuto a un livello relativamente costante. Viene chiamata la normale quantità di ossigeno nel corpo normossia, mancanza di ossigeno nel corpo e nei tessuti - ipossia, una mancanza di ossigeno nel sangue ipossiemia. Viene chiamato un aumento della tensione di ossigeno nel sangue iperossia.

Viene chiamata la quantità normale di anidride carbonica nel sangue normocapnia, aumento di anidride carbonica - ipercapnia, e una diminuzione del suo contenuto - ipocapnia.

respirazione normale a riposo è chiamato epnea. L'ipercapnia, così come una diminuzione del pH del sangue (acidosi) sono accompagnate da un aumento della ventilazione polmonare - iperpnea, che porta al rilascio di anidride carbonica in eccesso dal corpo. un aumento della ventilazione polmonare si verifica a causa di un aumento della profondità e della frequenza della respirazione.

L'ipocapnia e un aumento del livello di pH del sangue portano a una diminuzione della ventilazione polmonare e quindi all'arresto respiratorio - apnea.

L'anidride carbonica, gli ioni idrogeno e l'ipossia moderata provocano un aumento della respirazione dovuto ad un aumento dell'attività del centro respiratorio, influenzando speciali chemocettori. I chemocettori sensibili all'aumento della tensione dell'anidride carbonica e alla diminuzione della tensione dell'ossigeno sono localizzati nei seni carotidei e nell'arco aortico. I chemocettori arteriosi si trovano in piccoli corpi speciali che sono riccamente riforniti di sangue arterioso. I chemocettori carotidei sono di maggiore importanza per la regolazione della respirazione. Con un normale contenuto di ossigeno nel sangue arterioso, gli impulsi vengono registrati nelle fibre nervose afferenti che si estendono dai corpi carotidei. Con una diminuzione della tensione dell'ossigeno, la frequenza degli impulsi aumenta in modo particolarmente significativo. Oltretutto , le influenze afferenti dai corpi carotidei aumentano con un aumento della tensione di anidride carbonica nel sangue arterioso e della concentrazione di ioni idrogeno. I chemocettori, in particolare quelli dei corpi carotidei, informano il centro respiratorio sulla tensione dell'ossigeno e dell'anidride carbonica nel sangue, che è diretta al cervello.

I chemocettori centrali si trovano nel midollo allungato, che sono costantemente stimolati dagli ioni idrogeno presenti nel liquido cerebrospinale. Cambiano in modo significativo la ventilazione dei polmoni, ad esempio una diminuzione del pH del liquido cerebrospinale di 0,01 è accompagnata da un aumento della ventilazione polmonare di 4 l/min.

Gli impulsi provenienti dai chemocettori centrali e periferici sono condizione necessaria attività periodica dei neuroni del centro respiratorio e compliance della ventilazione dei polmoni con la composizione gassosa del sangue. Quest'ultima è una rigida costante dell'ambiente interno del corpo e si mantiene secondo il principio di autoregolazione attraverso la formazione sistema respiratorio funzionale. Il fattore di formazione del sistema di questo sistema è la costante dei gas nel sangue. Tutti i suoi cambiamenti sono stimoli per l'eccitazione dei recettori situati negli alveoli dei polmoni, nei vasi, in organi interni ecc. Le informazioni dai recettori entrano nel sistema nervoso centrale, dove vengono analizzate e sintetizzate, sulla base delle quali si formano gli apparati di reazione. La loro attività combinata porta al ripristino della costante dei gas nel sangue. Il processo di ripristino di questa costante include non solo gli organi respiratori (specialmente quelli responsabili del cambiamento della profondità e della frequenza della respirazione), ma anche gli organi circolatori, le escrezioni e altri, che insieme rappresentano collegamento interno autoregolamentazione. Se necessario, viene incluso anche un collegamento esterno sotto forma di determinate reazioni comportamentali volte a ottenere un risultato benefico comune: ripristinare la costante dei gas nel sangue.

Digestione

Durante la vita del corpo, i nutrienti vengono continuamente consumati, che funzionano plastica E energia funzione. Il corpo ha un bisogno costante di sostanze nutritive, che includono: aminoacidi, monosaccaridi, glicina e acidi grassi. La composizione e la quantità di nutrienti nel sangue è una costante fisiologica, che viene mantenuta da un sistema nutrizionale funzionale. La formazione di un sistema funzionale si basa sul principio dell'autoregolazione.

La fonte di nutrienti è una varietà di alimenti, costituiti da proteine ​​complesse, grassi e carboidrati, che nel processo di digestione si trasformano in più sostanze semplici capace di essere assorbito. Viene chiamato il processo di scissione di sostanze alimentari complesse sotto l'azione di enzimi in semplici composti chimici che vengono assorbiti, trasportati alle cellule e utilizzati da esse digestione. Viene chiamata una catena sequenziale di processi che portano alla scomposizione dei nutrienti in monomeri assorbibili trasportatore digestivo. Il trasportatore digestivo è un trasportatore chimico complesso con una spiccata continuità dei processi di lavorazione degli alimenti in tutti i reparti. La digestione è il componente principale di un sistema nutrizionale funzionale.

Il processo di digestione viene effettuato nel tratto gastrointestinale, che è un tubo digerente insieme a formazioni ghiandolari. Il tratto gastrointestinale svolge le seguenti funzioni:

Funzione motoria o motoria, svolta dovuto ai muscoli dell'apparato digerente e comprende i processi di masticazione nella cavità orale, deglutizione, spostamento del chimo attraverso il tubo digerente e rimozione dei residui non digeriti dal corpo.

funzione secretoria consiste nella produzione di succhi digestivi da parte delle cellule ghiandolari: saliva, succo gastrico, succo pancreatico, succo intestinale, bile. Questi succhi contengono enzimi che scompongono proteine, grassi e carboidrati in semplici composti chimici. Sali minerali, vitamine, acqua entrano inalterati nel flusso sanguigno.

funzione endocrina associato alla formazione nel tratto digestivo di alcuni ormoni che influenzano il processo digestivo. Questi ormoni includono: gastrina, secretina, colecistochinina-pancreozimina, motilina e molti altri ormoni che influenzano le funzioni motorie e secretorie. tratto gastrointestinale.

funzione escretoria tratto digerente espresso nel fatto che le ghiandole digestive secernono prodotti metabolici nella cavità del tratto gastrointestinale, ad esempio ammoniaca, urea, ecc., sali di metalli pesanti, sostanze medicinali che vengono poi rimossi dal corpo.

funzione di aspirazione. L'assorbimento è la penetrazione di varie sostanze attraverso la parete del tratto gastrointestinale nel sangue e nella linfa. Vengono principalmente assorbiti i prodotti della scomposizione idrolitica del cibo - monosaccaridi, acidi grassi e glicerolo, amminoacidi, ecc .. A seconda della localizzazione del processo di digestione, è suddiviso in intracellulare ed extracellulare.

Digestione intracellulare - Questa è l'idrolisi dei nutrienti che entrano nella cellula a seguito della fagocitosi o della pinocitosi. Questi nutrienti sono idrolizzati dagli enzimi cellulari (lisosomiali) nel citosol o nel vacuolo digestivo, sulla cui membrana sono fissati gli enzimi. Nel corpo umano la digestione intracellulare avviene nei leucociti e nelle cellule del sistema linfo-reticolo-istiocitico.

digestione extracellulareè diviso in distante (cavitario) e contatto (parietale, membrana).

distante(cavitaria) digestione caratterizzato dal fatto che gli enzimi nella composizione dei segreti digestivi effettuano l'idrolisi dei nutrienti nelle cavità del tratto gastrointestinale. Si chiama distante perché il processo di digestione stesso si svolge a notevole distanza dal luogo in cui si formano gli enzimi.

contatto(parietale, membrana) digestione effettuata da enzimi fissati su membrana cellulare. Le strutture su cui sono fissati gli enzimi sono presentate in reparto sottile intestini glicocalice - formazione simile a una rete dai processi della membrana dei microvilli. Inizialmente, l'idrolisi dei nutrienti inizia nel lume intestino tenue sotto l'influenza degli enzimi pancreatici. Quindi gli oligomeri formati vengono idrolizzati nella zona del glicocalice dagli enzimi pancreatici adsorbiti qui. Direttamente sulla membrana, l'idrolisi dei dimeri formati è prodotta da enzimi intestinali fissati su di essa. Questi enzimi sono sintetizzati negli enterociti e trasferiti alle membrane dei loro microvilli. La presenza di pieghe, villi, microvilli nella mucosa dell'intestino tenue aumenta la superficie interna dell'intestino di 300-500 volte, il che garantisce idrolisi e assorbimento sull'enorme superficie dell'intestino tenue.

A seconda dell'origine degli enzimi, la digestione è divisa in tre tipi:

autolitico - effettuato sotto l'influenza di enzimi contenuti in prodotti alimentari;

simbiotico - sotto l'influenza di enzimi che formano simbionti (batteri, protozoi) del macroorganismo;

Proprio - svolto dagli enzimi che sono sintetizzati in questo macroorganismo.

Digestione nello stomaco

Funzioni dello stomaco. Le funzioni digestive dello stomaco sono:

Deposizione di chimo (contenuto dello stomaco);

Lavorazione meccanica e chimica degli alimenti in entrata;

Evacuazione del chimo nell'intestino.

Inoltre, lo stomaco svolge una funzione omeostatica (ad esempio, mantenimento del pH, ecc.) e partecipa all'ematopoiesi (produzione fattore interno Castello).

I reni sono un vero laboratorio biochimico in cui avvengono molti processi diversi. Come risultato delle reazioni chimiche che si verificano nei reni, assicurano il rilascio del corpo dai prodotti di scarto e partecipano anche alla formazione delle sostanze di cui abbiamo bisogno.

Processi biochimici nei reni

Questi processi possono essere suddivisi in tre gruppi:

1. I processi di formazione dell'urina,

2. Isolamento di determinate sostanze,

3. Regolazione della produzione di sostanze necessarie per mantenere l'equilibrio salino e acido-base.

In relazione a questi processi, i reni svolgono le seguenti funzioni:

  • Funzione escretoria (rimozione di sostanze dal corpo),
  • Funzione omeostatica (mantenimento dell'equilibrio del corpo),
  • Funzione metabolica (partecipazione ai processi metabolici e sintesi delle sostanze).

Tutte queste funzioni sono strettamente correlate e un fallimento in una di esse può portare a una violazione delle altre.

funzione escretoria dei reni

Questa funzione è associata alla formazione di urina e alla sua escrezione dal corpo. Mentre il sangue passa attraverso i reni, l'urina si forma dai componenti del plasma. Allo stesso tempo, i reni possono regolarne la composizione a seconda dello stato specifico dell'organismo e delle sue esigenze.

Con l'urina, i reni espellono dal corpo:

  • Prodotti metabolismo dell'azoto: acido urico, urea, creatinina,
  • Sostanze in eccesso come acqua, acidi organici, ormoni,
  • Sostanze estranee, ad esempio droghe, nicotina.

I principali processi biochimici che assicurano che i reni svolgano la loro funzione escretoria sono i processi di ultrafiltrazione. Il sangue attraverso i vasi renali entra nella cavità dei glomeruli renali, dove passa attraverso 3 strati di filtri. Di conseguenza, si forma l'urina primaria. La sua quantità è piuttosto grande e contiene ancora necessario al corpo sostanze. Quindi entra per un'ulteriore elaborazione nei tubuli prossimali, dove subisce il riassorbimento.

Il riassorbimento è il movimento di sostanze dal tubulo al sangue, cioè il loro ritorno dall'urina primaria. In media, i reni di una persona producono fino a 180 litri di urina primaria al giorno e vengono escreti solo 1-1,5 litri di urina secondaria. È in questa quantità di urina escreta che è contenuto tutto ciò che deve essere rimosso dal corpo. Vengono riassorbite sostanze come proteine, amminoacidi, vitamine, glucosio, alcuni oligoelementi ed elettroliti. Prima di tutto l'acqua viene riassorbita, e con essa le sostanze disciolte vengono restituite. Grazie a sistema complesso filtrazione dentro corpo sano le proteine ​​​​e il glucosio non entrano nelle urine, cioè il loro rilevamento nei test di laboratorio indica problemi e la necessità di scoprire la causa e il trattamento.

funzione renale omeostatica

Grazie a questa funzione, i reni mantengono l'equilibrio idrico-salino e acido-base del corpo.

La base per regolare l'equilibrio salino-acqua è la quantità di liquidi e sali in entrata, la quantità di urina emessa (cioè fluido con sali disciolti in esso). Con un eccesso di sodio e potassio, la pressione osmotica aumenta, per questo motivo i recettori osmotici sono irritati e una persona sviluppa sete. Il volume del fluido escreto è ridotto e la concentrazione di urina aumenta. Con un eccesso di liquido, il volume del sangue aumenta e la concentrazione di sali diminuisce, la pressione osmotica diminuisce. Questo è un segnale per i reni di lavorare di più per rimuovere l'acqua in eccesso e ripristinare l'equilibrio.
Il processo di mantenimento di un normale equilibrio acido-base (pH) viene effettuato dai sistemi tampone del sangue e dei reni. Cambiare questo equilibrio in una direzione o nell'altra porta a un cambiamento nel funzionamento dei reni. Il processo di regolazione di questo indicatore si compone di due parti.

Innanzitutto, è un cambiamento nella composizione dell'urina. Quindi, con un aumento della componente acida del sangue, aumenta anche l'acidità delle urine. Un aumento del contenuto di sostanze alcaline porta alla formazione di urina alcalina.

In secondo luogo, quando l'equilibrio acido-base cambia, i reni secernono sostanze che neutralizzano le sostanze in eccesso che portano allo squilibrio. Ad esempio, con un aumento dell'acidità, aumenta la secrezione di enzimi H +, glutaminasi e glutammato deidrogenasi, piruvato carbossilasi.

I reni regolano il metabolismo del fosforo-calcio, quindi, se le loro funzioni vengono violate, il sistema muscolo-scheletrico può risentirne. Questo scambio è regolato attraverso la formazione della forma attiva della vitamina D3, che si forma prima nella pelle, quindi idrossilata nel fegato, quindi, infine, nei reni.

I reni producono un ormone glicoproteico chiamato eritropoietina. Ha un effetto sulle cellule staminali midollo osseo e stimola la formazione di eritrociti da loro. La velocità di questo processo dipende dalla quantità di ossigeno che entra nei reni. Più è piccolo, più attivamente si forma l'eritropoietina per fornire ossigeno al corpo a causa di un numero maggiore di globuli rossi.

Un altro componente importante della funzione metabolica dei reni è il sistema renina-angiotensina-aldosterone. L'enzima renina regola tono vascolare e converte l'angiotensinogeno in angiotensina II mediante una reazione in più fasi. L'angiotensina II ha un effetto vasocostrittore e stimola la produzione di aldosterone da parte della corteccia surrenale. L'aldosterone, a sua volta, aumenta il riassorbimento di sodio e acqua, che aumenta il volume del sangue e pressione sanguigna.

Pertanto, la pressione sanguigna dipende dalla quantità di angiotensina II e aldosterone. Ma questo processo funziona come un cerchio. La produzione di renina dipende dall'afflusso di sangue ai reni. Più bassa è la pressione, meno sangue entra nei reni e più renina viene prodotta, e quindi angiotensina II e aldosterone. In questo caso, la pressione aumenta. A ipertensione si forma meno renina e quindi la pressione diminuisce.

Poiché i reni sono coinvolti in molti processi nel nostro corpo, i problemi che sorgono nel loro lavoro influenzano inevitabilmente lo stato e il funzionamento di vari sistemi, organi e tessuti.