Obličky slúžia ako prirodzený „filter“ krvi, ktorý pri správnom fungovaní odvádza z tela škodlivé látky. Regulácia funkcie obličiek v tele je životne dôležitá pre stabilné fungovanie organizmu a imunitný systém. Pre pohodlný život sú potrebné dva orgány. Sú chvíle, keď v jednej z nich človek zostane - žiť sa dá, ale celý život budete musieť byť odkázaní na nemocnice a ochrana pred infekciami sa niekoľkonásobne zníži. Za čo sú zodpovedné obličky, prečo sú potrebné v ľudskom tele? Aby ste to dosiahli, mali by ste si preštudovať ich funkcie.
Štruktúra obličiek
Poďme trochu do anatómie: medzi vylučovacie orgány patria obličky – ide o párový orgán fazuľového tvaru. Nachádzajú sa v bedrovej oblasti, pričom ľavá oblička je vyššie. Taká je príroda: nad pravou obličkou je pečeň, ktorá jej nedovoľuje nikam sa pohybovať. Pokiaľ ide o veľkosť, orgány sú takmer rovnaké, ale všimnite si, že ten pravý je o niečo menší.
Aká je ich anatómia? Vonkajšie je orgán pokrytý ochranným plášťom a vo vnútri organizuje systém schopný akumulovať a odstraňovať tekutinu. Okrem toho systém zahŕňa parenchým, ktorý vytvára dreň a kôru a poskytuje vonkajšie a vnútorné vrstvy. Parenchým - súbor základných prvkov, ktoré sú obmedzené na spojivovú základňu a škrupinu. Akumulačný systém predstavuje malý obličkový kalich, ktorý v systéme tvorí veľký. Spojenie posledného tvorí panvu. Na druhej strane je panva spojená s močového mechúra cez močovody.
Hlavné aktivity
Obličky počas dňa prečerpávajú všetku krv v tele a zároveň čistia toxíny, mikróby a iné škodlivé látky od toxínov. Počas dňa obličky a pečeň spracovávajú a čistia krv od trosky, toxínov, odstraňujú produkty rozpadu. Cez obličky sa denne prečerpá viac ako 200 litrov krvi, čo zabezpečuje jej čistotu. Negatívne mikroorganizmy prenikajú do krvnej plazmy a idú do močového mechúra. Čo teda robia obličky? Vzhľadom na množstvo práce, ktorú obličky poskytujú, by človek bez nich nemohol existovať. Hlavné funkcie obličiek vykonávajú nasledujúcu prácu:
- vylučovací (vylučovací);
- homeostatický;
- metabolické;
- endokrinné;
- sekrečné;
- hematopoetickej funkcie.
Vylučovacia funkcia - ako hlavná povinnosť obličiek
Tvorba a vylučovanie moču je hlavnou funkciou obličiek vo vylučovacom systéme tela. vylučovacia funkcia je odstraňovať škodlivé látky z vnútorného prostredia. Inými slovami, ide o schopnosť obličiek korigovať kyslý stav, stabilizovať metabolizmus voda-soľ a podieľať sa na udržiavaní krvného tlaku. Hlavná úloha spočíva práve v tejto funkcii obličiek. Okrem toho regulujú množstvo solí, bielkovín v kvapaline a zabezpečujú metabolizmus. Porušenie vylučovacej funkcie obličiek vedie k hroznému výsledku: kóme, narušeniu homeostázy a dokonca smrti. V tomto prípade sa porušenie vylučovacej funkcie obličiek prejavuje zvýšenou hladinou toxínov v krvi.
Vylučovacia funkcia obličiek sa uskutočňuje prostredníctvom nefrónov - funkčných jednotiek v obličkách. Z fyziologického hľadiska je nefrón obličkové teliesko v kapsule s proximálnymi tubulmi a odberovou hadičkou. Nefróny vykonávajú zodpovednú prácu - ovládajú správne prevedenie vnútorné mechanizmy u ľudí.
vylučovacia funkcia. Etapy práce
Vylučovacia funkcia obličiek prechádza nasledujúcimi fázami:
- sekrécia;
- filtrácia;
- reabsorpcia.
Porušenie vylučovacej funkcie obličiek vedie k rozvoju toxického stavu obličiek. Počas sekrécie sa z krvi odstraňuje metabolický produkt, rovnováha elektrolytov. Filtrácia je proces, pri ktorom látka vstupuje do moču. V tomto prípade sa tekutina, ktorá prešla obličkami, podobá krvnej plazme. Pri filtrácii sa rozlišuje indikátor, ktorý charakterizuje funkčný potenciál orgánu. Tento ukazovateľ sa nazýva rýchlosť. glomerulárnej filtrácie. Táto hodnota je potrebná na určenie rýchlosti vylučovania moču za konkrétny čas. Schopnosť absorbovať dôležité prvky z moču do krvi sa nazýva reabsorpcia. Týmito prvkami sú bielkoviny, aminokyseliny, močovina, elektrolyty. Rýchlosť reabsorpcie mení ukazovatele z množstva tekutiny v potravinách a zdravia orgánu.
Aká je sekrečná funkcia?
Opäť poznamenávame, že naše homeostatické orgány riadia vnútorný mechanizmus práce a metabolické ukazovatele. Filtrujú krv, monitorujú krvný tlak, syntetizujú biologicky aktívne látky. Vzhľad týchto látok priamo súvisí so sekrečnou aktivitou. Proces odráža sekréciu látok. Na rozdiel od vylučovania sa sekrečná funkcia obličiek podieľa na tvorbe sekundárneho moču - tekutiny bez glukózy, aminokyselín a iných telu prospešné látok. Zvážte podrobne pojem „sekrécia“, pretože v medicíne existuje niekoľko interpretácií:
- syntéza látok, ktoré sa následne vrátia do tela;
- syntetizujúci chemických látok s ktorými je krv nasýtená;
- odstránenie nepotrebných prvkov z krvi bunkami nefrónu.
homeostatická práca
Homeostatická funkcia slúži na reguláciu vodno-soľnej a acidobázickej rovnováhy organizmu.
Obličky regulujú rovnováhu vody a soli v celom tele. Rovnováhu voda-soľ možno opísať nasledovne: udržiavanie konštantného množstva tekutín v ľudskom tele, kde homeostatické orgány ovplyvňujú iónové zloženie vnútrobunkových a extracelulárnych vôd. Vďaka tomuto procesu sa 75 % sodíkových, chloridových iónov reabsorbuje z glomerulárneho filtra, zatiaľ čo anióny sa voľne pohybujú a voda sa resorbuje pasívne.
Regulácia acidobázickej rovnováhy organizmu je zložitý a mätúci jav. Udržanie stabilného pH v krvi je zásluhou "filtračných" a pufrovacích systémov. Odstraňujú acidobázické zložky, čím sa normalizuje ich prirodzené množstvo. Pri zmene pH krvi (tento jav sa nazýva tubulárna acidóza) sa tvorí zásaditý moč. Tubulárna acidóza predstavuje hrozbu pre zdravie, ale špeciálne mechanizmy v podobe sekrécie h+, amoniogenézy a glukoneogenézy zastavujú oxidáciu moču, znižujú aktivitu enzýmov a podieľajú sa na premene kyslo-reaktívnych látok na glukózu.
Úloha metabolickej funkcie
Metabolická funkcia obličiek v tele prebieha syntézou biologicky aktívnych látok (renín, erytropoetín a iné), pretože ovplyvňujú zrážanlivosť krvi, metabolizmus vápnika a vzhľad červených krviniek. Táto aktivita určuje úlohu obličiek v metabolizme. Účasť na metabolizme bielkovín je zabezpečená reabsorpciou aminokyselín a ich ďalším vylučovaním telesnými tkanivami. Odkiaľ pochádzajú aminokyseliny? Objavujú sa po katalytickom štiepení biologicky aktívnych látok, ako je inzulín, gastrín, parathormón. Okrem procesov katabolizmu glukózy môžu tkanivá produkovať glukózu. Glukoneogenéza sa vyskytuje v kôre, zatiaľ čo glykolýza sa vyskytuje v dreni. Ukazuje sa, že premena kyslých metabolitov na glukózu reguluje pH krvi.
Obličky sa podieľajú na metabolizme bielkovín, lipidov a sacharidov. Táto funkcia je spôsobená účasťou obličiek na zabezpečení stálosti koncentrácie mnohých fyziologicky významných látok v krvi. organickej hmoty. V obličkových glomerulách sa filtrujú proteíny a peptidy s nízkou molekulovou hmotnosťou. V proximálnom nefrone sa štiepia na aminokyseliny alebo dipeptidy a transportujú cez bazálnu plazmatickú membránu do krvi. Pri ochorení obličiek môže byť táto funkcia narušená. Obličky sú schopné syntetizovať glukózu (glukoneogenéza). Pri dlhotrvajúcom hladovaní dokážu obličky syntetizovať až 50 % z celkového množstva glukózy, ktorá sa tvorí v tele a dostáva sa do krvného obehu. Na výdaj energie môžu obličky využiť glukózu alebo voľnú mastné kyseliny. Pri nízkej hladine glukózy v krvi obličkové bunky vo väčšej miere spotrebúvajú mastné kyseliny, pri hyperglykémii sa glukóza prevažne odbúrava. Význam obličiek v metabolizme lipidov spočíva v tom, že voľné mastné kyseliny môžu byť zahrnuté v zložení triacylglycerolu a fosfolipidov v bunkách obličiek a vstúpiť do krvi vo forme týchto zlúčenín.
Regulácia činnosti obličiek
Z historického hľadiska sú zaujímavé experimenty uskutočňované s podráždením alebo prerezaním eferentných nervov, ktoré inervujú obličky. Pod týmito vplyvmi sa diuréza zmenila nevýznamne. Málo sa zmenilo, ak boli obličky transplantované do krku a obličková tepna bola prišitá ku krčnej tepne. Aj za týchto podmienok však bolo možné vyvinúť podmienené reflexy na stimuláciu bolesti alebo na vodnú záťaž a pod nepodmieneným reflexným účinkom sa menila aj diuréza. Tieto experimenty dali dôvod predpokladať, že reflexné účinky na obličky sa neuskutočňujú ani tak cez eferentné nervy obličiek (majú relatívne malý vplyv na diurézu), ale dochádza k reflexnému uvoľňovaniu hormónov (ADH, aldosterón) a majú priamy vplyv na proces diurézy v obličkách. Preto existuje každý dôvod na rozlíšenie nasledujúcich typov v mechanizmoch regulácie močenia: podmienený reflex, nepodmienený reflex a humorálny.
Oblička slúži ako výkonný orgán v reťazci rôznych reflexov, ktoré zabezpečujú stálosť zloženia a objemu tekutín vnútorného prostredia. Centrálny nervový systém dostáva informácie o stave vnútorného prostredia, dochádza k integrácii signálov a je zabezpečená regulácia činnosti obličiek. Anúria, ktorá sa vyskytuje pri podráždení bolesti, môže byť reprodukovaná podmieneným reflexom. Mechanizmus bolestivej anúrie je založený na podráždení hypotalamických centier, ktoré stimulujú sekréciu vazopresínu neurohypofýzou. Spolu s tým sa zvyšuje aktivita sympatickej časti nervového systému a sekrécia katecholamínov nadobličkami, čo spôsobuje prudký pokles močenia v dôsledku zníženia glomerulárnej filtrácie a zvýšenia tubulárnej reabsorpcie vody.
Nielen zníženie, ale aj zvýšenie diurézy môže byť spôsobené podmieneným reflexom. Opakované zavádzanie vody do tela psa v kombinácii s pôsobením podmieneného podnetu vedie k vytvoreniu podmieneného reflexu sprevádzaného zvýšeným močením. Mechanizmus podmienenej reflexnej polyúrie je v tomto prípade založený na skutočnosti, že impulzy sú vysielané z mozgovej kôry do hypotalamu a sekrécia ADH klesá. Impulzy prichádzajúce pozdĺž adrenergných vlákien stimulujú transport sodíka a pozdĺž cholinergných vlákien aktivujú reabsorpciu glukózy a sekréciu organických kyselín. Mechanizmus zmeny močenia za účasti adrenergných nervov je spôsobený aktiváciou adenylátcyklázy a tvorbou cAMP v bunkách tubulov. Adenylátcykláza citlivá na katecholamíny je prítomná v bazolaterálnych membránach buniek distálneho stočeného tubulu a v počiatočných častiach zberných kanálikov. Aferentné nervy obličiek zohrávajú dôležitú úlohu ako informačný článok v systéme iónovej regulácie a zabezpečujú realizáciu reno-renálnych reflexov. Pokiaľ ide o humorálno-hormonálnu reguláciu močenia, táto bola podrobne popísaná vyššie.
Obličky patria medzi najlepšie zásobené orgány ľudského tela krvou. Spotrebúvajú 8% všetkého kyslíka v krvi, hoci ich hmotnosť sotva dosahuje 0,8% telesnej hmotnosti.
Kortikálna vrstva sa vyznačuje aeróbnym typom metabolizmu, dreňom - anaeróbnym.
Obličky majú široký rozsah enzýmy obsiahnuté vo všetkých aktívne fungujúcich tkanivách. Zároveň sa líšia svojimi „orgánovo špecifickými“ enzýmami, ktorých stanovenie obsahu v krvi pri ochorení obličiek má diagnostickú hodnotu. Medzi tieto enzýmy patrí predovšetkým glycínamidotransferáza (je aktívna aj v pankrease), ktorá prenáša amidínovú skupinu z arginínu na glycín. Táto reakcia je počiatočným krokom v syntéze kreatínu:
Glycín amidotransferáza
L-arginín + glycín L-ornitín + glykocyamín
Od izoenzýmové spektrum pre kortikálnu vrstvu obličiek sú charakteristické LDH 1 a LDH 2 a pre dreň- LDH 5 a LDH 4. Pre akút ochorenie obličiek v krvi sa zisťuje zvýšená aktivita aeróbnych izoenzýmov laktátdehydrogenázy (LDH 1 a LDH 2) a izoenzýmu alanínaminopeptidázy -AAP 3.
Spolu s pečeňou sú obličky orgánom schopným glukoneogenézy. Tento proces prebieha v bunkách proximálnych tubulov. Hlavné glutamín je substrátom pre glukoneogenézu, ktorý súčasne plní funkciu pufra na udržanie požadovaného pH. Aktivácia kľúčového enzýmu glukoneogenézy - fosfoenolpyruvátkarboxykináza spôsobené objavením sa kyslých ekvivalentov v prúdiacej krvi . Preto štát acidóza vedie na jednej strane k stimulácii glukoneogenézy, na druhej strane k zvýšeniu tvorby NH3, t.j. neutralizácia kyslých produktov. Avšak prebytok tvorba amoniaku – hyperamonémia – už spôsobí rozvoj met alkalóza. Zvýšenie koncentrácie amoniaku v krvi je najdôležitejším príznakom narušenia procesov syntézy močoviny v pečeni.
Mechanizmus tvorby moču.
V ľudských obličkách je 1,2 milióna nefrónov. Nefrón pozostáva z niekoľkých častí, ktoré sa líšia morfologicky a funkčne: glomerulus (glomerulus), proximálny tubul, Henleho kľučka, distálny tubul a zberný kanál. Každý deň glomeruly prefiltrujú 180 litrov prinesenej krvnej plazmy. V glomerulách dochádza k ultrafiltrácii krvnej plazmy, čo vedie k tvorbe primárneho moču.
Do primárneho moču sa dostávajú molekuly s molekulovou hmotnosťou do 60 000 Da, t.j. nie je v ňom prakticky žiadny proteín. Filtračná kapacita obličiek sa posudzuje na základe klírensu (prečistenia) konkrétnej zlúčeniny - počtu ml plazmy, ktorá sa dokáže úplne zbaviť tejto látky pri prechode obličkami (podrobnejšie pozri fyziológiu kurz).
Renálne tubuly vykonávajú resorpciu a sekréciu látok. Táto funkcia je odlišná pre rôzne pripojenia a závisí od každého segmentu tubulu.
V proximálnych tubuloch v dôsledku absorpcie vody a rozpustených iónov Na +, K +, Cl -, HCO 3 -. začína koncentrácia primárneho moču. K absorpcii vody dochádza pasívne po aktívne transportovanom sodíku. Bunky proximálnych tubulov tiež reabsorbujú glukózu, aminokyseliny a vitamíny z primárneho moču.
K ďalšej reabsorpcii Na + dochádza v distálnych tubuloch. Absorpcia vody tu prebieha nezávisle od sodných iónov. Ióny K +, NH 4 +, H + sa vylučujú do lúmenu tubulov (všimnite si, že K + sa na rozdiel od Na + môže nielen reabsorbovať, ale aj vylučovať). V procese sekrécie draslík z medzibunkovej tekutiny vstupuje cez bazálnu plazmatickú membránu do bunky tubulu v dôsledku práce „K + -Na + - pumpy“ a potom sa pasívne difúziou uvoľňuje do lúmenu. tubul nefrónu cez apikálnu bunkovú membránu. Na obr. je znázornená štruktúra „K + -Na + -pumpy“ alebo K + -Na + -ATP-ázy (obr. 1)
Obr.1 Fungovanie K + -Na + -ATPázy
V medulárnom segmente zberných kanálikov prebieha konečná koncentrácia moču. Len 1 % tekutiny filtrovanej obličkami sa premení na moč. V zberných kanáloch sa voda reabsorbuje cez zabudované aquoporíny II (kanály na transport vody) pôsobením vazopresínu. Denné množstvo konečného (alebo sekundárneho) moču, ktorý má mnohonásobne vyššiu osmotickú aktivitu ako primárny, je v priemere 1,5 litra.
Reabsorpcia a sekrécia rôznych zlúčenín v obličkách je regulovaná CNS a hormónmi. Takže s emočným a bolestivým stresom sa môže vyvinúť anúria (zastavenie močenia). Absorpciu vody zvyšuje vazopresín. Jeho nedostatok vedie k vodnej diuréze. Aldosterón zvyšuje reabsorpciu sodíka a spolu s ním aj vody. Paratyrín ovplyvňuje vstrebávanie vápnika a fosfátov. Tento hormón zvyšuje vylučovanie fosfátov, zatiaľ čo vitamín D ho odďaľuje.
Úloha obličiek pri udržiavaní acidobázickej rovnováhy. Stálosť pH krvi je udržiavaná jej pufrovacím systémom, pľúcami a obličkami. Stálosť pH extracelulárnej tekutiny (a nepriamo - intracelulárna) je zabezpečená pľúcami odstránením CO 2, obličkami - odstránením amoniaku a protónov a reabsorpciou hydrogénuhličitanov.
Hlavnými mechanizmami regulácie acidobázickej rovnováhy sú proces reabsorpcie sodíka a sekrécia vodíkových iónov vytvorených za účasti karbanhydráza.
Karbanhydráza (kofaktor Zn) urýchľuje obnovenie rovnováhy pri tvorbe kyseliny uhličitej z vody a oxidu uhličitého:
H 2 O + CO 2 ⇄ H 2 SO 3 ⇄ H + + NSO 3 –
Pri kyslých hodnotách pH stúpa R CO2 a súčasne aj koncentrácia CO2 v krvnej plazme. CO 2 už vo väčšom množstve difunduje z krvi do buniek obličkových tubulov (). V obličkových tubuloch sa pôsobením karbanhydrázy tvorí kyselina uhličitá (), ktorá sa disociuje na protónový a hydrogénuhličitanový ión. Ióny H + sú pomocou protónovej pumpy závislej od ATP alebo nahradením Na + transportované () do lumenu tubulu. Tu sa viažu na HPO 4 2- za vzniku H 2 PO 4 -. Na opačnej strane tubulu (susediacej s kapilárou) sa pomocou karbanhydrázovej reakcie () tvorí hydrogénuhličitan, ktorý sa spolu s katiónom sodíka (Kotransport Na +) dostáva do krvnej plazmy (obr. 2) .
Ak je aktivita karbanhydrázy inhibovaná, obličky strácajú schopnosť vylučovať kyselinu.
Ryža. 2. Mechanizmus reabsorpcie a sekrécie iónov v bunke tubulu obličky
Najdôležitejším mechanizmom, ktorý prispieva k zachovaniu sodíka v tele, je tvorba amoniaku v obličkách. NH3 sa používa namiesto iných katiónov na neutralizáciu kyslých ekvivalentov moču. Zdrojom amoniaku v obličkách sú procesy deaminácie glutamínu a oxidatívnej deaminácie aminokyselín, predovšetkým glutamínu.
Glutamín je amid kyseliny glutámovej, ktorý vzniká pridaním NH 3 k nemu enzýmom glutamínsyntáza, alebo sa syntetizuje v transaminačných reakciách. V obličkách sa amidová skupina glutamínu hydrolyticky odštiepi z glutamínu enzýmom glutamináza I. V tomto prípade vzniká voľný amoniak:
glutamináza ja
Glutamín Kyselina glutámová + NH 3
Glutamátdehydrogenáza
α-ketoglutarická
kyselina + NH3
Amoniak môže ľahko difundovať do obličkových tubulov a tam je ľahké pripojiť protóny za vzniku amónneho iónu: NH 3 + H + ↔NH 4 +
V prvom rade je potrebné rozlišovať medzi pojmami metabolizmus obličiek a metabolickou funkciou obličiek. Metabolizmus obličiek sú metabolické procesy v obličkách, ktoré zabezpečujú výkon všetkých jej funkcií. Metabolická funkcia obličiek je spojená s udržiavaním stálej hladiny bielkovín, sacharidov a lipidov v tekutinách vnútorného prostredia.
Albumíny a globulíny neprechádzajú cez glomerulárnu membránu, ale proteíny a peptidy s nízkou molekulovou hmotnosťou sú voľne filtrované. V dôsledku toho hormóny a zmenené proteíny neustále vstupujú do tubulov. Bunky proximálneho tubulu nefrónu zachytia a následne rozložia na aminokyseliny, ktoré sú transportované cez bazálnu plazmatickú membránu do extracelulárnej tekutiny a následne do krvi. To prispieva k obnoveniu aminokyselinového fondu v tele. Takže obličky hrajú dôležitá úloha pri rozklade nízkomolekulárnych a zmenených bielkovín, vďaka čomu sa telo oslobodzuje od fyziologicky aktívnych látok, čím sa zlepšuje presnosť regulácie a aminokyseliny vracajúce sa do krvi sa využívajú na novú syntézu. Obličky majú aktívny systém produkcie glukózy. Pri dlhšom hladovaní obličky syntetizujú približne polovicu celkového množstva glukózy vstupujúcej do krvi. Na tento účel sa používajú organické kyseliny. Premenou týchto kyselín na glukózu - chemicky neutrálnu látku - obličky prispievajú k stabilizácii pH krvi, preto sa pri alkalóze znižuje syntéza glukózy z kyslých substrátov.
Účasť obličiek na metabolizme lipidov je spôsobená tým, že obličky extrahujú z krvi voľné mastné kyseliny a ich oxidácia z veľkej časti zabezpečuje fungovanie obličiek. Tieto plazmatické kyseliny sa viažu na albumín, a preto sa nefiltrujú. Vstupujú do buniek nefrónu z intersticiálnej tekutiny. Voľné mastné kyseliny sú zahrnuté vo fosfolipidoch obličiek, ktoré tu hrajú dôležitú úlohu pri výkone rôznych transportné funkcie. Voľné mastné kyseliny v obličkách sú tiež zahrnuté v zložení triacylglyceridov a fosfolipidov a potom vstupujú do krvi vo forme týchto zlúčenín.
Regulácia činnosti obličiek
nervová regulácia. Obličky sú jedným z dôležitých výkonných orgánov v systéme rôznych reflexov, ktoré regulujú stálosť vnútorného prostredia tela. Nervový systém ovplyvňuje všetky procesy tvorby moču – filtráciu, reabsorpciu a sekréciu.
Podráždenie sympatických vlákien, ktoré inervujú obličky, vedie k zúženiu cievy v obličkách. Zúženie aferentných arteriol je sprevádzané poklesom krvného tlaku v glomerulách a znížením množstva filtrácie. So zužovaním eferentných arteriol stúpa filtračný tlak a zvyšuje sa filtrácia. Sympatické vplyvy stimulovať reabsorpciu sodíka.
Parasympatické vplyvy aktivujú reabsorpciu glukózy a sekréciu organických kyselín.
Bolestivé podráždenia vedú k reflexnému poklesu močenia až po úplné zastavenie močenia. Tento jav bol pomenovaný bolestivá anúria. Mechanizmus bolestivej anúrie spočíva v tom, že so zvýšením aktivity sympatického nervového systému a sekréciou katecholamínov nadobličkami dochádza k spazmu aferentných arteriol, čo vedie k prudkému zníženiu glomerulárnej filtrácie. Okrem toho toto, ako výsledok aktiváciou jadier hypotalamu dochádza k zvýšeniu sekrécie ADH, čo zvyšuje reabsorpciu vody a tým znižuje diurézu. Tento hormón zvyšuje priepustnosť stien zberných kanálikov nepriamo prostredníctvom aktivácie enzýmu hyaluronidáza. Tento enzým depolymerizuje kyselinu hyalurónovú, ktorá je súčasťou medzibunkovej hmoty stien zberných kanálikov. Steny zberných kanálikov sa zväčšovaním medzibunkových priestorov stávajú pórovitejšími a vytvárajú sa podmienky pre pohyb vody po osmotickom gradiente. Enzým hyaluronidáza je zrejme tvorený epitelom zberných kanálikov a je aktivovaný vplyvom ADH. S poklesom sekrécie ADH sa steny distálneho nefrónu stanú takmer úplne nepriepustnými pre vodu a veľké množstvo sa jej vylúči močom, pričom diuréza sa môže zvýšiť až na 25 litrov za deň. Takýto stav sa nazýva diabetes insipidus (diabetes insipidus).
Zastavenie močenia, pozorované s bolestivým podráždením, môže byť spôsobené podmieneným reflexom. Podmieneným reflexným spôsobom môže byť spôsobené aj zvýšenie diurézy. Podmienené reflexné zmeny diurézy poukazujú na vplyv na činnosť obličiek vyšších častí centrálneho nervového systému, a to mozgovej kôry.
humorálna regulácia. Poprednú úlohu zohráva humorálna regulácia činnosti obličiek. Vo všeobecnosti sa reštrukturalizácia činnosti obličiek, jej adaptácia na neustále sa meniace podmienky existencie vyznačuje najmä vplyvom rôznych hormónov na glomerulárny a kaiálny aparát: ADH, aldosterón, parathormón, tyroxín a mnohé ďalšie, z ktorých prvé dve sú najdôležitejšie.
Antidiuretický hormón, ako je uvedené vyššie, zvyšuje reabsorpciu vody a tým znižuje diurézu (odtiaľ jeho názov). To je nevyhnutné pre udržanie konštantného osmotického tlaku krvi. So zvýšením osmotického tlaku sa zvyšuje sekrécia ADH, čo vedie k oddeleniu koncentrovaného moču, čím sa telo zbaví nadbytočných solí s minimálnou stratou vody. Zníženie osmotického tlaku krvi vedie k zníženiu sekrécie ADH a následne k uvoľneniu tekutejšieho moču a uvoľneniu tela od prebytočnej vody.
Úroveň sekrécie ADH závisí nielen od aktivity osmoreceptorov, ale aj od aktivity volomoreceptorov, ktoré reagujú na zmeny objemu intravaskulárnej a extracelulárnej tekutiny.
Hormón aldosterón zvyšuje reabsorpciu sodíkových iónov a sekréciu draslíka bunkami renálnych tubulov. Z extracelulárnej tekutiny tento hormón preniká cez bazálnu plazmatickú membránu do cytoplazmy bunky, spája sa s receptorom a tento komplex vstupuje do jadra, kde vzniká nový komplex aldosterónu s preňho stereošpecifickým chromatínom. Zvýšenie sekrécie draselných iónov pod vplyvom aldosterónu nie je spojené s aktiváciou bunkového aparátu syntetizujúceho proteíny. Aldosterón zvyšuje priepustnosť draslíka apikálnej bunkovej membrány a tým zvyšuje tok iónov draslíka do moču. Aldosterón znižuje reabsorpciu vápnika a horčíka v proximálne časti tubuly.
Dych
Dýchanie patrí medzi životne dôležité dôležité funkcie organizmu, zameraný na udržanie optimálnej úrovne redoxných procesov v bunkách. Dýchanie je zložitý biologický proces, ktorý zabezpečuje dodávanie kyslíka do tkanív, jeho využitie bunkami v metabolickom procese a odstraňovanie vytvoreného oxidu uhličitého.
Celý komplexný proces dýchania možno rozdeliť do troch hlavných etáp: vonkajšie dýchanie, transport plynov krvou a tkanivové dýchanie.
vonkajšie dýchanie - výmena plynov medzi organizmom a okolitým atmosférickým vzduchom. Vonkajšie dýchanie možno rozdeliť do dvoch etáp:
Výmena plynov medzi atmosférickým a alveolárnym vzduchom;
Výmena plynov medzi krvou pľúcnych kapilár a alveolárnym vzduchom (výmena plynov v pľúcach).
Transport plynov krvou. Kyslík a oxid uhličitý vo voľne rozpustenom stave sú transportované v malých množstvách, hlavný objem týchto plynov je transportovaný vo viazanom stave. Hlavným nosičom kyslíka je hemoglobín. Pomocou hemoglobínu sa tiež transportuje až 20 % oxidu uhličitého (karbhemoglobínu). Zvyšok oxidu uhličitého sa prenáša vo forme plazmatických hydrogénuhličitanov.
Vnútorné alebo tkanivové dýchanie. Túto fázu dýchania možno tiež rozdeliť na dve:
Výmena plynov medzi krvou a tkanivami;
Bunková spotreba kyslíka a uvoľňovanie oxidu uhličitého.
Vonkajšie dýchanie sa vykonáva cyklicky a pozostáva z fázy nádychu, výdychu a dychovej pauzy. U ľudí je frekvencia dýchacích pohybov v priemere 16-18 za minútu.
Biomechanika nádychu a výdychu
Nádych začína kontrakciou dýchacích (dýchacích) svalov.
Svaly, ktorých kontrakcia vedie k zväčšeniu objemu hrudnej dutiny, sa nazývajú inspiračné a svaly, ktorých kontrakcia vedie k zmenšeniu objemu hrudnej dutiny, sa nazývajú exspiračné. Hlavným vdychovým svalom je bránicový sval. Kontrakcia bránicového svalu vedie k tomu, že jeho kupola sa splošťuje, vnútorné orgány sa tlačia nadol, čo vedie k zväčšeniu objemu hrudnej dutiny vo vertikálnom smere. Kontrakcia vonkajších medzirebrových a medzichrupavých svalov vedie k zväčšeniu objemu hrudnej dutiny v sagitálnom a frontálnom smere.
Pľúca sú pokryté seróznou membránou - pleura, pozostávajúce z viscerálnych a parietálnych listov. Parietálna vrstva je spojená s hrudníkom a viscerálna vrstva je spojená s pľúcnym tkanivom. S nárastom objemu hrudník, v dôsledku kontrakcie inspiračných svalov bude parietálny list sledovať hrudník. V dôsledku objavenia sa adhéznych síl medzi listami pohrudnice bude viscerálny list nasledovať parietálny a po nich pľúca. To vedie k zvýšeniu podtlaku v pleurálnej dutine a zvýšeniu objemu pľúc, čo je sprevádzané poklesom tlaku v nich, stáva sa nižším ako atmosférický tlak a vzduch začína prúdiť do pľúc - dochádza k inšpirácii.
Medzi viscerálnou a parietálnou vrstvou pleury je štrbinovitý priestor nazývaný pleurálna dutina. Tlak v pleurálnej dutine je vždy pod atmosférickým, tzv podtlaku. Hodnota podtlaku v pleurálnej dutine sa rovná: do konca maximálneho výdychu - 1-2 mm Hg. Art., do konca tichého výdychu - 2-3 mm Hg. Art., do konca tichého dychu -5-7 mm Hg. Art., do konca maximálneho dychu - 15-20 mm Hg. čl.
Negatívny tlak v pleurálnej dutine vzniká v dôsledku tzv elastická trakcia pľúc - sila, pomocou ktorých sa pľúca neustále snažia zmenšiť svoj objem. Elastický spätný ráz pľúc je spôsobený dvoma dôvodmi:
Prítomnosť v stene alveol Vysoké číslo elastické vlákna;
Povrchové napätie tekutého filmu, ktorý pokrýva vnútorný povrch stien alveol.
Látka, ktorá pokrýva vnútorný povrch alveol, sa nazýva povrchovo aktívna látka. Tenzid má nízke povrchové napätie a stabilizuje stav alveol, a to pri vdychovaní chráni alveoly pred nadmerným natiahnutím (molekuly tenzidu sú umiestnené ďaleko od seba, čo je sprevádzané zvýšením hodnoty povrchového napätia), a pri výdychu - z poklesu (molekuly povrchovo aktívnej látky sú umiestnené blízko seba). navzájom, čo je sprevádzané poklesom povrchového napätia).
Hodnota podtlaku v pleurálnej dutine pri inhalácii sa prejavuje pri vstupe vzduchu pleurálna dutina, t.j. pneumotorax. Ak sa do pleurálnej dutiny dostane malé množstvo vzduchu, pľúca čiastočne skolabujú, ale ich ventilácia pokračuje. Tento stav sa nazýva uzavretý pneumotorax. Po chvíli sa vzduch z pleurálnej dutiny nasaje a pľúca sa roztiahnu.
V prípade porušenia tesnosti pleurálnej dutiny, napríklad pri penetrujúcich ranách hrudníka alebo pri prasknutí pľúcneho tkaniva v dôsledku jeho porážky nejakou chorobou, pleurálna dutina komunikuje s atmosférou a tlakom v nej. sa rovná atmosférickému tlaku, pľúca sa úplne zrútia, ich ventilácia sa zastaví. Tento pneumotorax sa nazýva otvorený. Otvorený bilaterálny pneumotorax je nezlučiteľný so životom.
Čiastočne umelé uzavretý pneumotorax(zavedenie do pleurálnej dutiny ihlou určitého množstva vzduchu) sa používa s terapeutický účel napríklad pri tuberkulóze prispieva čiastočný kolaps postihnutých pľúc k hojeniu patologických dutín (kavern).
Pri hlbokom dýchaní sa na akte inhalácie podieľa množstvo pomocných dýchacích svalov, medzi ktoré patria: svaly krku, hrudníka, chrbta. Kontrakcia týchto svalov spôsobuje pohyb rebier, čo pomáha dýchacím svalom.
Pri tichom dýchaní je nádych aktívny a výdych pasívny. Sily na pokojný výdych:
Gravitačná sila hrudníka;
Elastická trakcia pľúc;
Orgánový tlak brušná dutina;
Elastická trakcia pobrežných chrupaviek skrútených počas inhalácie.
Pri aktívnom výdychu sa zúčastňujú vnútorné medzirebrové svaly, serratus posterior inferior sval a brušné svaly.
Vetranie pľúc. Pľúcna ventilácia je určená objemom vzduchu vdýchnutého alebo vydýchnutého za jednotku času. Kvantitatívna charakteristika pľúcnej ventilácie je minútový objem dýchania(MOD) - objem vzduchu, ktorý prejde pľúcami za jednu minútu. V pokoji je MOD 6-9 litrov. O fyzická aktivita jeho hodnota sa prudko zvyšuje a je 25-30 litrov.
Keďže výmena plynov medzi vzduchom a krvou prebieha v alveolách, nie je dôležité celkové vetranie pľúc, ale ventilácia alveol. Alveolárna ventilácia je menšia ako ventilácia pľúc o množstvo mŕtveho priestoru. Ak od dychového objemu odpočítame objem mŕtveho priestoru, dostaneme objem vzduchu obsiahnutý v alveolách a ak túto hodnotu vynásobíme frekvenciou dýchania, dostaneme alveolárna ventilácia. Preto je účinnosť alveolárnej ventilácie vyššia pri hlbšom a zriedkavom dýchaní ako pri častom a plytkom dýchaní.
Zloženie vdychovaného, vydychovaného a alveolárneho vzduchu. Atmosférický vzduch, ktorý človek dýcha, má relatívne stále zloženie. Vydychovaný vzduch obsahuje menej kyslíka a viac oxidu uhličitého, zatiaľ čo alveolárny vzduch obsahuje ešte menej kyslíka a viac oxidu uhličitého.
Vdychovaný vzduch obsahuje 20,93 % kyslíka a 0,03 % oxidu uhličitého, vydychovaný vzduch obsahuje 16 % kyslíka, 4,5 % oxidu uhličitého a alveolárny vzduch obsahuje 14 % kyslíka a 5,5 % oxidu uhličitého. Vydychovaný vzduch obsahuje menej oxidu uhličitého ako alveolárny vzduch. Je to spôsobené tým, že vzduch z mŕtveho priestoru sa zmiešava s vydychovaným vzduchom nízky obsah oxid uhličitý a jeho koncentrácia klesá.
Transport plynu krvou
Kyslík a oxid uhličitý v krvi sú v dvoch stavoch: chemicky viazané a rozpustené. K prenosu kyslíka z alveolárneho vzduchu do krvi a oxidu uhličitého z krvi do alveolárneho vzduchu dochádza difúziou. Hnacou silou difúzie je rozdiel v parciálnom tlaku (napätí) kyslíka a oxidu uhličitého v krvi a v alveolárnom vzduchu. V dôsledku difúzie sa molekuly plynu presúvajú z oblasti jeho vyššieho parciálneho tlaku do oblasti nízkeho parciálneho tlaku.
transport kyslíka. Z celkového množstva kyslíka obsiahnutého v arteriálnej krvi, v plazme je rozpustených len 0,3 obj. %, zvyšok kyslíka prenášajú červené krvinky, v ktorých je chemicky viazaný s hemoglobínom, pričom vzniká oxyhemoglobín. Pridanie kyslíka k hemoglobínu (okysličenie hemoglobínu) prebieha bez zmeny valencie železa.
Stupeň nasýtenia hemoglobínu kyslíkom, t.j. tvorba oxyhemoglobínu, závisí od napätia kyslíka v krvi. Táto závislosť je vyjadrená grafom disociácia oxyhemoglobínu(obr.29).
Obr.29. Tabuľka disociácie oxyhemoglobínu:
a-pri normálnom parciálnom tlaku CO2
b-vplyv zmien parciálneho tlaku CO 2
c-vplyv zmien pH;
d-vplyv teplotných zmien.
Keď je napätie kyslíka v krvi nulové, v krvi je iba znížený hemoglobín. Zvýšenie napätia kyslíka vedie k zvýšeniu množstva oxyhemoglobínu. Hladina oxyhemoglobínu sa zvyšuje obzvlášť rýchlo (až o 75%) so zvýšením napätia kyslíka z 10 na 40 mm Hg. Art., a pri napätí kyslíka 60 mm Hg. čl. saturácia hemoglobínu kyslíkom dosahuje 90%. Pri ďalšom zvyšovaní napätia kyslíka je saturácia hemoglobínu kyslíkom do úplného nasýtenia veľmi pomalá.
Strmá časť grafu disociácie oxyhemoglobínu zodpovedá napätiu kyslíka v tkanivách. Šikmá časť grafu zodpovedá vysokým tlakom kyslíka a naznačuje, že za týchto podmienok obsah oxyhemoglobínu málo závisí od napätia kyslíka a jeho parciálneho tlaku v alveolárnom vzduchu.
Afinita hemoglobínu ku kyslíku sa mení v závislosti od mnohých faktorov. Ak sa afinita hemoglobínu ku kyslíku zvýši, proces smeruje k tvorbe oxyhemoglobínu a disociačný graf sa posunie doľava. Toto sa pozoruje pri poklese napätia oxidu uhličitého s poklesom teploty, s posunom pH na alkalickú stranu.
S poklesom afinity hemoglobínu ku kyslíku proces smeruje viac k disociácii oxyhemoglobínu, zatiaľ čo graf disociácie sa posúva doprava. Toto sa pozoruje so zvýšením parciálneho tlaku oxidu uhličitého, so zvýšením teploty, s posunom pH na kyslú stranu.
Maximálne množstvo kyslíka, ktoré môže krv viazať, keď je hemoglobín úplne nasýtený kyslíkom, sa nazýva kyslíková kapacita krvi. Závisí to od obsahu hemoglobínu v krvi. Jeden gram hemoglobínu je schopný pripojiť 1,34 ml kyslíka, preto pri obsahu krvi 140 g / l hemoglobínu bude kyslíková kapacita krvi 1,34 * 140 - 187,6 ml alebo asi 19 obj.
Transport oxidu uhličitého. V rozpustenom stave sa transportuje len 2,5-3 obj. % oxidu uhličitého, v kombinácii s hemoglobínom - karbhemoglobínom - 4-5 obj. % a vo forme solí kyseliny uhličitej 48-51 obj. %, za predpokladu, že asi 58 obj. byť extrahovaný z venóznej krvi % oxidu uhličitého.
Oxid uhličitý rýchlo difunduje z krvnej plazmy do červených krviniek. Pri spojení s vodou vytvára slabú kyselinu uhličitú. V plazme je táto reakcia pomalá a v erytrocytoch pod vplyvom enzýmu karboanhydráza rýchlo sa zrýchľuje. Kyselina uhličitá okamžite disociuje na ióny H + a HCO 3 -. Významná časť iónov HCO 3 - sa vracia späť do plazmy (obr. 30).
Obr.30. Schéma procesov prebiehajúcich v erytrocytoch počas absorpcie alebo návratu kyslíka a oxidu uhličitého krvou.
Hemoglobín a plazmatické proteíny, ktoré sú slabými kyselinami, tvoria soli s alkalickými kovmi: v plazme so sodíkom, v erytrocytoch s draslíkom. Tieto soli sú v disociovanom stave. Keďže kyselina uhličitá má silnejšie kyslé vlastnosti ako krvné proteíny, pri interakcii s proteínovými soľami sa aniónový proteín naviaže na katión H +, čím vytvorí nedisociovanú molekulu, a ión HCO 3 - - vytvorí so zodpovedajúcim katiónom hydrogénuhličitan - v sodíku v plazme hydrogénuhličitan a v erytrocytoch hydrogénuhličitan draselný. Červené krvinky sa nazývajú bikarbonátová továreň.
Regulácia dýchania
Potreba kyslíka v tele, ktorý je nevyhnutný pre metabolické procesy, je daná činnosťou, ktorú telo práve vykonáva.
regulácia nádychu a výdychu. Zmenu respiračných fáz uľahčujú signály z mechanoreceptorov pľúc pozdĺž aferentných vlákien blúdivých nervov. Keď sa prerušia vagusové nervy, dýchanie zvierat sa stáva zriedkavejším a hlbším. V dôsledku toho impulzy prichádzajúce z pľúcnych receptorov poskytujú zmenu z nádychu na výdych a zmenu z výdychu na nádych.
V epitelových a subepiteliálnych vrstvách všetkých dýchacích ciest, ako aj v oblasti koreňov pľúc sa nachádzajú tzv. dráždivé receptory, ktoré majú vlastnosti mechano- aj chemoreceptorov. Dráždia ich silné zmeny objemu pľúc, niektoré z týchto receptorov sú excitované pri nádychu a výdychu. Dráždivé receptory sú excitované aj pôsobením prachových častíc, výparov žieravín a niektorých biologicky aktívnych látok, ako je histamín. Pre reguláciu zmeny nádychu a výdychu však majú väčší význam naťahovacie receptory pľúc, ktoré sú citlivé na natiahnutie pľúc.
Počas inhalácie, keď vzduch začne prúdiť do pľúc, sa natiahnu a aktivujú sa napínacie receptory. Impulzy z nich pozdĺž vlákien blúdivého nervu vstupujú do štruktúr medulla oblongata do skupiny neurónov, ktoré tvoria dýchacie centrum(DC). Ako ukázal výskum v medulla oblongata v jeho dorzálnych a ventrálnych jadrách je lokalizované centrum nádychu a výdychu. Z neurónov centra inšpirácie vstupuje excitácia do motorických neurónov miecha, ktorého axóny tvoria bránicové, vonkajšie medzirebrové a medzichrupavkové nervy, ktoré inervujú dýchacie svaly. Sťahom týchto svalov sa ďalej zväčšuje objem hrudníka, vzduch ďalej prúdi do alveol, čím ich naťahuje. Zvyšuje sa tok impulzov do dýchacieho centra z receptorov pľúc. Inhalácia je teda stimulovaná inhaláciou.
Neuróny dýchacieho centra medulla oblongata sú akoby rozdelené (podmienečne) do dvoch skupín. Jedna skupina neurónov dáva vlákna do svalov, ktoré poskytujú inšpiráciu, táto skupina neurónov sa nazýva inšpiračné neuróny(inspiračné centrum), t.j. inšpiračné centrum.Ďalšia skupina neurónov, ktoré dávajú vlákna do vnútorného medzirebrového, a; medzichrupavkové svaly, tzv výdychové neuróny(výdychové centrum), t.j. výdychové centrum.
Neuróny exspiračnej a inspiračnej časti dýchacieho centra medulla oblongata majú rozdielnu dráždivosť a labilitu. Vzrušivosť inspiračného úseku je vyššia, preto sú jeho neuróny excitované pôsobením nízkej frekvencie impulzov vychádzajúcich z pľúcnych receptorov. Ale ako sa veľkosť alveol počas nádychu zväčšuje, frekvencia impulzov z pľúcnych receptorov sa stále viac a viac zvyšuje a vo výške nádychu je taká vysoká, že sa stáva pre neuróny inhalačného centra pesimálna, ale optimálna pre neuróny výdychového centra. Preto sú neuróny inspiračného centra inhibované a neuróny výdychového centra sú excitované. Regulácia zmeny nádychu a výdychu sa teda uskutočňuje frekvenciou, ktorá ide pozdĺž aferentných nervových vlákien z receptorov pľúc do neurónov dýchacieho centra.
Okrem inspiračných a exspiračných neurónov sa v kaudálnej časti ponsu našla skupina buniek prijímajúcich vzruchy z inspiračných neurónov a inhibujúcich aktivitu exspiračných neurónov. U zvierat s prerezaním mozgového kmeňa stredom mostíka sa dýchanie stáva zriedkavým, veľmi hlbokým, so zástavami na určitý čas v inspiračnej fáze, nazývanej aipnézie. Skupina buniek, ktorá vytvára podobný efekt, sa nazýva apnoické centrum.
Dýchacie centrum medulla oblongata je ovplyvnené nadložnými úsekmi centrálneho nervového systému. Tak napríklad pred mostom Varolii sa nachádza pneumotaxické centrum, ktorý prispieva k periodickej aktivite dýchacieho centra, zvyšuje rýchlosť rozvoja inspiračnej aktivity, zvyšuje excitabilitu mechanizmov na vypínanie nádychu a urýchľuje nástup ďalšieho nádychu.
Hypotéza pesimálneho mechanizmu zmeny inspiračnej fázy exspiračnou fázou nenašla priame experimentálne potvrdenie v experimentoch so zaznamenávaním bunkovej aktivity štruktúr dýchacieho centra. Tieto experimenty umožnili vytvoriť komplex funkčná organizácia posledný. Autor: moderné nápady excitácia buniek vdychovej časti medulla oblongata aktivuje činnosť apnoestických a pneumotaxických centier. Apnoestické centrum inhibuje aktivitu výdychových neurónov, pneumotaxické - vzrušuje. Keď sa excitácia inspiračných neurónov zvyšuje pod vplyvom impulzov z mechano- a chemoreceptorov, zvyšuje sa aktivita pneumotaxického centra. Excitačné vplyvy na výdychové neuróny z tohto centra na konci inspiračnej fázy prevládajú nad inhibičnými vplyvmi prichádzajúcimi z apnoestického centra. To vedie k excitácii exspiračných neurónov, ktoré majú inhibičné účinky na inspiračné bunky. Nádych sa spomaľuje, začína výdych.
Zrejme existuje nezávislý mechanizmus inhibície inšpirácie na úrovni medulla oblongata. Tento mechanizmus zahŕňa špeciálne neuróny (I beta) excitované impulzmi z mechanoreceptorov naťahovania pľúc a inspiračno-inhibičné neuróny excitované aktivitou I beta neurónov. So zvýšením impulzov z pľúcnych mechanoreceptorov sa teda zvyšuje aktivita I beta neurónov, čo v určitom časovom bode (na konci inspiračnej fázy) spôsobuje excitáciu inspiračno-inhibičných neurónov. Ich aktivita inhibuje prácu inšpiračných neurónov. Nádych je nahradený výdychom.
Pri regulácii dýchania veľký význam majú centrá v hypotalame. Pod vplyvom centier hypotalamu dochádza k zvýšeniu dýchania, napríklad pri podráždení bolesti, pri emocionálnom vzrušení, pri fyzickej námahe.
Na regulácii dýchania sa podieľajú mozgové hemisféry, ktoré sa podieľajú na jemnom a primeranom prispôsobovaní dýchania meniacim sa podmienkam existencie organizmu.
Neuróny dýchacieho centra mozgového kmeňa majú automatizmus, t.j. schopnosť spontánnej periodickej excitácie. Pre automatickú činnosť DC neurónov je potrebné neustále prijímať signály z chemoreceptorov, ako aj z retikulárna formácia mozgový kmeň. Automatická činnosť DC neurónov je pod výraznou dobrovoľnou kontrolou, ktorá spočíva v tom, že človek môže meniť frekvenciu a hĺbku dýchania v širokom rozsahu.
Činnosť dýchacieho centra do značnej miery závisí od napätia plynov v krvi a koncentrácie vodíkových iónov v nej. Vedúcou úlohou pri určovaní množstva pľúcnej ventilácie je napätie oxidu uhličitého v arteriálnej krvi, ako keby vytváralo požiadavku na požadované množstvo ventilácie alveol.
Obsah kyslíka a najmä oxidu uhličitého sa udržiava na relatívne konštantnej úrovni. Normálne množstvo kyslíka v tele je tzv normoxia, nedostatok kyslíka v tele a tkanivách hypoxia, nedostatok kyslíka v krvi hypoxémia. Zvýšenie napätia kyslíka v krvi sa nazýva hyperoxia.
Normálne množstvo oxidu uhličitého v krvi je tzv normokapnia, zvýšenie oxidu uhličitého - hyperkapnia, a zníženie jeho obsahu - hypokapnia.
normálne dýchanie v pokoji je tzv epnoe. Hyperkapnia, ako aj zníženie pH krvi (acidóza) sú sprevádzané zvýšenou ventiláciou pľúc - hyperpnoe,čo vedie k uvoľneniu prebytočného oxidu uhličitého z tela. zvýšenie pľúcnej ventilácie nastáva v dôsledku zvýšenia hĺbky a frekvencie dýchania.
Hypokapnia a zvýšenie hladiny pH krvi vedie k zníženiu ventilácie pľúc a následne k zástave dýchania - apnoe.
Oxid uhličitý, vodíkové ióny a mierna hypoxia spôsobujú zvýšenie dýchania v dôsledku zvýšenia aktivity dýchacieho centra, ovplyvňujúce špeciálne chemoreceptory. Chemoreceptory citlivé na zvýšenie napätia oxidu uhličitého a zníženie napätia kyslíka sa nachádzajú v karotických dutinách a v oblúku aorty. Arteriálne chemoreceptory sú umiestnené v špeciálnych malých telách, ktoré sú bohato zásobené arteriálnou krvou. Karotické chemoreceptory majú väčší význam pre reguláciu dýchania. Pri normálnom obsahu kyslíka v arteriálnej krvi sa impulzy zaznamenávajú v aferentných nervových vláknach vybiehajúcich z karotických teliesok. S poklesom napätia kyslíka sa frekvencia impulzov zvyšuje obzvlášť výrazne. Okrem toho , aferentné vplyvy z karotických teliesok sa zvyšujú so zvýšením napätia oxidu uhličitého v arteriálnej krvi a koncentráciou vodíkových iónov. Chemoreceptory, najmä tie karotických teliesok, informujú dýchacie centrum o napätí kyslíka a oxidu uhličitého v krvi, ktoré smeruje do mozgu.
Centrálne chemoreceptory sa nachádzajú v predĺženej mieche, ktoré sú neustále stimulované vodíkovými iónmi prítomnými v cerebrospinálnej tekutine. Výrazne menia ventiláciu pľúc.Napríklad zníženie pH likvoru o 0,01 je sprevádzané zvýšením pľúcnej ventilácie o 4 l/min.
Impulzy prichádzajúce z centrálnych a periférnych chemoreceptorov sú nevyhnutná podmienka periodická aktivita neurónov dýchacieho centra a súlad ventilácie pľúc s plynným zložením krvi. Ten je tuhou konštantou vnútorného prostredia tela a udržiava sa podľa princípu samoregulácie prostredníctvom formovania funkčný dýchací systém. Systémotvorným faktorom tohto systému je konštanta krvných plynov. Akákoľvek jeho zmena je podnetom pre excitáciu receptorov nachádzajúcich sa v pľúcnych alveolách, v cievach, v vnútorné orgány atď. Informácie z receptorov sa dostávajú do centrálneho nervového systému, kde sa analyzujú a syntetizujú, na základe čoho sa vytvárajú reakčné aparáty. Ich kombinovaná aktivita vedie k obnoveniu konštanty krvných plynov. Proces obnovy tejto konštanty zahŕňa nielen dýchacie orgány (najmä tie, ktoré sú zodpovedné za zmenu hĺbky a frekvencie dýchania), ale aj obehové orgány, výlučky a iné, ktoré spolu predstavujú vnútorný odkaz samoregulácie. V prípade potreby je zahrnutý aj externý odkaz vo forme určitých behaviorálnych reakcií zameraných na dosiahnutie spoločného priaznivého výsledku - obnovenie konštanty krvných plynov.
Trávenie
Počas života organizmu sa priebežne spotrebúvajú živiny, ktoré plnia plast a energie funkciu. Telo má neustálu potrebu živín, medzi ktoré patria: aminokyseliny, monosacharidy, glycín a mastné kyseliny. Zloženie a množstvo živín v krvi je fyziologická konštanta, ktorú udržiava funkčný systém výživy. Formovanie funkčného systému je založené na princípe samoregulácie.
Zdrojom živín sú rôzne potraviny pozostávajúce z komplexných bielkovín, tukov a sacharidov, ktoré sa v procese trávenia menia na viac jednoduché látky schopný absorbovať. Proces štiepenia zložitých potravinových látok pôsobením enzýmov na jednoduché chemické zlúčeniny, ktoré sú absorbované, transportované do buniek a nimi využívané, sa nazýva tzv. trávenie. Sekvenčný reťazec procesov vedúcich k rozkladu živín na vstrebateľné monoméry sa nazýva tzv tráviaci dopravník. Tráviaci dopravník je komplexný chemický dopravník s výraznou kontinuitou procesov spracovania potravín vo všetkých oddeleniach. Trávenie je hlavnou zložkou funkčného výživového systému.
Proces trávenia sa uskutočňuje v gastrointestinálnom trakte, čo je tráviaca trubica spolu so žľazovými formáciami. Gastrointestinálny trakt vykonáva tieto funkcie:
Motor alebo funkcia motora, vykonaná vplyvom svalov tráviaceho ústrojenstva a zahŕňa procesy žuvania v ústnej dutine, prehĺtania, presúvania tráveniny tráviacim traktom a odstraňovania nestrávených zvyškov z tela.
sekrečnú funkciu spočíva v produkcii tráviacich štiav žľazovými bunkami: slinami, tráviace šťavy, pankreatická šťava, črevná šťava, žlč. Tieto šťavy obsahujú enzýmy, ktoré štiepia bielkoviny, tuky a sacharidy na jednoduché chemické zlúčeniny. Minerálne soli, vitamíny, voda vstupujú do krvného obehu nezmenené.
endokrinná funkcia spojené s tvorbou v tráviacom trakte určitých hormónov, ktoré ovplyvňujú tráviaci proces. Medzi tieto hormóny patria: gastrín, sekretín, cholecystokinín-pankreozymín, motilín a mnohé ďalšie hormóny, ktoré ovplyvňujú motorické a sekrečné funkcie. gastrointestinálny trakt.
vylučovacia funkcia tráviaci trakt vyjadrené v skutočnosti, že tráviace žľazy vylučujú metabolické produkty do dutiny gastrointestinálneho traktu, napríklad amoniak, močovinu atď., Soli ťažkých kovov, liečivých látok ktoré sú potom z tela odstránené.
sacia funkcia. Absorpcia je prienik rôznych látok cez stenu tráviaceho traktu do krvi a lymfy. Vstrebávajú sa najmä produkty hydrolytického štiepenia potravy - monosacharidy, mastné kyseliny a glycerol, aminokyseliny atď.. Podľa lokalizácie procesu trávenia sa delí na intracelulárne a extracelulárne.
Vnútrobunkové trávenie - Ide o hydrolýzu živín, ktoré vstupujú do bunky v dôsledku fagocytózy alebo pinocytózy. Tieto živiny sú hydrolyzované bunkovými (lyzozomálnymi) enzýmami buď v cytosóle alebo v tráviacej vakuole, na membráne ktorej sú enzýmy fixované. V ľudskom tele prebieha intracelulárne trávenie v leukocytoch a v bunkách lymfo-retikulo-histiocytového systému.
extracelulárne trávenie sa delí na vzdialené (kavitárne) a kontaktné (parietálne, membránové).
vzdialený(kavitárna) trávenie vyznačujúci sa tým, že enzýmy v zložení tráviacich sekrétov vykonávajú hydrolýzu živín v dutinách gastrointestinálneho traktu. Nazýva sa vzdialený, pretože samotný proces trávenia sa uskutočňuje v značnej vzdialenosti od miesta, kde sa tvoria enzýmy.
kontakt(parietálna, membránová) trávenie uskutočňované enzýmami fixovanými na bunková membrána. Štruktúry, na ktorých sú enzýmy fixované, sú uvedené v tenké oddeleniečrevá glykokalyx - sieťovitá formácia z procesov membrány mikroklkov. Spočiatku hydrolýza živín začína v lúmene tenké črevo pod vplyvom pankreatických enzýmov. Potom sú vytvorené oligoméry hydrolyzované v zóne glykokalyx tu adsorbovanými pankreatickými enzýmami. Priamo na membráne je hydrolýza vytvorených dimérov produkovaná črevnými enzýmami fixovanými na membránu. Tieto enzýmy sa syntetizujú v enterocytoch a prenášajú sa na membrány ich mikroklkov. Prítomnosť záhybov, klkov, mikroklkov v sliznici tenkého čreva zväčšuje vnútorný povrch čreva 300-500 krát, čo zabezpečuje hydrolýzu a absorpciu na obrovskom povrchu tenkého čreva.
V závislosti od pôvodu enzýmov sa trávenie delí na tri typy:
autolytický - vykonávané pod vplyvom enzýmov obsiahnutých v produkty na jedenie;
symbiotický - pod vplyvom enzýmov, ktoré tvoria symbionty (baktérie, prvoky) makroorganizmu;
vlastný - uskutočňované enzýmami, ktoré sú syntetizované v tomto makroorganizme.
Trávenie v žalúdku
Funkcie žalúdka. Tráviace funkcie žalúdka sú:
Ukladanie chymu (obsah žalúdka);
Mechanické a chemické spracovanie prichádzajúcich potravín;
Evakuácia chymu do čreva.
Okrem toho žalúdok plní homeostatickú funkciu (napríklad udržiava pH a pod.) a podieľa sa na krvotvorbe (tvorbe vnútorný faktor Hrad).
Obličky sú skutočným biochemickým laboratóriom, v ktorom prebieha mnoho rôznych procesov. V dôsledku chemických reakcií prebiehajúcich v obličkách zabezpečujú uvoľňovanie tela z odpadových látok a podieľajú sa aj na tvorbe látok, ktoré potrebujeme.
Biochemické procesy v obličkách
Tieto procesy možno rozdeliť do troch skupín:
1. Procesy tvorby moču,
2. Izolácia určitých látok,
3. Regulácia výroby látok potrebných na udržanie vodno-soľnej a acidobázickej rovnováhy.
V súvislosti s týmito procesmi vykonávajú obličky nasledujúce funkcie:
- Vylučovacia funkcia (odstraňovanie látok z tela),
- Homeostatická funkcia (udržiavanie rovnováhy tela),
- Metabolická funkcia (účasť na metabolických procesoch a syntéze látok).
Všetky tieto funkcie spolu úzko súvisia a zlyhanie jednej z nich môže viesť k porušeniu ostatných.
vylučovacia funkcia obličiek
Táto funkcia je spojená s tvorbou moču a jeho vylučovaním z tela. Keď krv prechádza obličkami, moč sa tvorí zo zložiek plazmy. Obličky zároveň dokážu regulovať jeho zloženie v závislosti od konkrétneho stavu organizmu a jeho potrieb.
S močom obličky vylučujú z tela:
- Produkty metabolizmus dusíka: kyselina močová, močovina, kreatinín,
- Nadbytočné látky ako voda, organické kyseliny, hormóny,
- Cudzie látky, napríklad drogy, nikotín.
Hlavné biochemické procesy, ktoré zabezpečujú, že obličky vykonávajú svoju vylučovaciu funkciu, sú ultrafiltračné procesy. Krv cez obličkové cievy vstupuje do dutiny obličkových glomerulov, kde prechádza cez 3 vrstvy filtrov. V dôsledku toho sa tvorí primárny moč. Jeho množstvo je pomerne veľké a stále obsahuje potrebné pre telo látok. Potom vstupuje na ďalšie spracovanie do proximálnych tubulov, kde dochádza k reabsorpcii.
Reabsorpcia je pohyb látok z tubulu do krvi, to znamená ich návrat späť z primárneho moču. Obličky človeka vyprodukujú v priemere až 180 litrov primárneho moču denne a len 1-1,5 litra sekundárneho moču sa vylúči. Práve v tomto množstve vylúčeného moču je obsiahnuté všetko, čo je potrebné z tela odstrániť. Látky ako bielkoviny, aminokyseliny, vitamíny, glukóza, niektoré stopové prvky a elektrolyty sa reabsorbujú. V prvom rade sa voda reabsorbuje a spolu s ňou sa vracajú rozpustené látky. Vďaka komplexný systém filtrácia v zdravé telo proteíny a glukóza nevstupujú do moču, to znamená, že ich detekcia v laboratórnych testoch naznačuje problémy a potrebu zistiť príčinu a liečbu.
homeostatická funkcia obličiek
Vďaka tejto funkcii udržujú obličky vodno-soľnú a acidobázickú rovnováhu v tele.
Základom pre reguláciu rovnováhy voda-soľ je množstvo prichádzajúcej tekutiny a solí, množstvo vylučovaného moču (to znamená tekutina so soľami rozpustenými v nej). S nadbytkom sodíka a draslíka stúpa osmotický tlak, preto sú osmotické receptory podráždené a človek vyvíja smäd. Objem vylučovanej tekutiny sa zníži a koncentrácia moču sa zvýši. S nadbytkom tekutiny sa objem krvi zvyšuje a koncentrácia solí klesá, osmotický tlak klesá. To je signál pre obličky, aby sa viac snažili odstrániť prebytočnú vodu a obnoviť rovnováhu.
Proces udržiavania normálnej acidobázickej rovnováhy (pH) sa uskutočňuje prostredníctvom pufrovacích systémov krvi a obličiek. Zmena tejto rovnováhy v jednom alebo druhom smere vedie k zmene práce obličiek. Proces úpravy tohto ukazovateľa pozostáva z dvoch častí.
Po prvé, ide o zmenu zloženia moču. Takže s nárastom kyslej zložky krvi sa zvyšuje aj kyslosť moču. Zvýšenie obsahu zásaditých látok vedie k tvorbe zásaditého moču.
Po druhé, keď sa zmení acidobázická rovnováha, obličky vylučujú látky, ktoré neutralizujú prebytočné látky, ktoré vedú k nerovnováhe. Napríklad so zvýšením kyslosti, sekrécie enzýmov H +, glutaminázy a glutamátdehydrogenázy, pyruvátkarboxylázy.
Obličky regulujú metabolizmus fosforu a vápnika, takže ak sú ich funkcie narušené, môže trpieť muskuloskeletálny systém. Táto výmena je regulovaná tvorbou aktívnej formy vitamínu D3, ktorá sa najprv tvorí v koži a potom sa hydroxyluje v pečeni a nakoniec v obličkách.
Obličky produkujú glykoproteínový hormón nazývaný erytropoetín. Má vplyv na kmeňové bunky kostná dreň a stimuluje z nich tvorbu erytrocytov. Rýchlosť tohto procesu závisí od množstva kyslíka vstupujúceho do obličiek. Čím je menší, tým aktívnejšie sa tvorí erytropoetín, aby telu dodal kyslík vďaka väčšiemu počtu červených krviniek.
Ďalšou dôležitou zložkou metabolickej funkcie obličiek je systém renín-angiotenzín-aldosterón. Reguluje enzým renín cievny tonus a konvertuje angiotenzinogén na angiotenzín II viacstupňovou reakciou. Angiotenzín II má vazokonstrikčný účinok a stimuluje produkciu aldosterónu v kôre nadobličiek. Aldosterón zase zvyšuje reabsorpciu sodíka a vody, čo zvyšuje objem krvi a krvný tlak.
Krvný tlak teda závisí od množstva angiotenzínu II a aldosterónu. Ale tento proces funguje ako kruh. Produkcia renínu závisí od prekrvenia obličiek. Čím je tlak nižší, tým menej krvi vstupuje do obličiek a tým viac sa produkuje renín, a teda angiotenzín II a aldosterón. V tomto prípade tlak stúpa. O vysoký krvný tlak tvorí sa menej renínu, a preto klesá tlak.
Keďže obličky sa podieľajú na mnohých procesoch v našom tele, problémy, ktoré vznikajú pri ich práci, nevyhnutne ovplyvňujú stav a fungovanie rôznych systémov, orgánov a tkanív.