Дегтярев В.П. Нормальная физиология

Подождите немного. Документ загружается.

• увеличении в конечной моче содержания Na

(увеличе-

ние натрийуреза), что связано с тормозящим действием

пептида на секрецию альдостерона, от которого зависит

реабсорбция натрия в дистальных канальцах;

• увеличении объема конечной мочи вследствие увеличе-

ния скорости фильтрации в клубочках из-за расширения

приносящих артериол и снижения реабсорбции воды в

канальцах, так как снижается осмотическое давление

интерстициальной жидкости в связи с уменьшением ре-

абсорбции Na

;

• уменьшении секреции ренина клетками юкстагломеру-

лярного комплекса (ЮГА) почек;

• увеличении выделения с мочой Cl~, Mg

и Са

Существенную роль в стабилизации осмотического давле-

ния плазмы крови играют антинатрийуретические механиз-

мы. Их активация связана с увеличением секреции ренина

клетками юкстагломерулярного аппарата почки. Ренин сти-

мулирует секрецию альдостерона клетками, клубочковой

зоны коры надпочечников, который активирует реабсорб-

цию Na

в дистальных отделах нефрона и собирательных

трубках путем увеличения синтеза молекул белков — нат-

риевых каналов и встраивания их в апикальную мембрану

эпителиальных клеток. Это предотвращает не только избы-

точное выведение Na

, но и воды, что обеспечивает восста-

новление и сохранение объема жидкости в организме. Аль-

достерон уменьшает реабсорбцию Са

и Mg

в проксималь-

ных отделах канальцев. Увеличение секреции К связано с

увеличением проницаемости мембран эпителиальных клеток

для этих ионов.

13.5.2. Участие почек в регуляции

кислотно-основного состояния

Поддержание и регуляция КОС осуществляются благодаря

буферным системам и нормальной деятельности органов ды-

хания, регулирующих выделение С0

, а также почек, способ-

ных по мере необходимости выводить из организма кислоты

и основания. Реакция мочи устанавливается в дистальном от-

деле нефрона. Реакция ультрафильтрата и мочи в прокси-

мальных канальцах слабоосновная (рН 7,4), однако рН ко-

нечной мочи в зависимости от потребностей организма мо-

жет колебаться в пределах 4,4—8,0. В процессе метаболизма

клетки почечного эпителия в нормальных условиях выделяют

много кислых продуктов, чем и объясняется тот факт, что ко-

нечная моча у человека имеет кислую реакцию. Важную роль

в обеспечении КОС играют катионы металлов и, в частности,

508

. Почки сберегают катионы, обменивая их на Н

, который

выделяется эпителием дистального отдела нефрона.

Замещение Na

ионами Н

ведет к образованию свобод-

ных кислот, кислых солей, которые выделяются с мочой при

сдвиге КОС в кислую сторону. В дистальных отделах нефро-

на действует не только Na

—Н

, но и Na

—К

-обмен. Ионы

и Н

конкурируют за обмен на Na

. Количество Н

и К

секретируемых и экскретируемых в обмен на Na

, зависит от

соотношения между содержанием этих ионов в клетках. При

ацидозе или недостаточности К

секреция Н

в дистальных

отделах нефрона в ответ на реабсорбцию Na

увеличивается,

а К

снижается. Кислотность мочи возрастает. При относи-

тельном преобладании К

наблюдается обратная картина.

Вместе с тем скорость секреции как Н

, так и К

изменя-

ется пропорционально интенсивности реабсорбции Na

в ди-

стальных канальцах. При увеличении реабсорбции Na

возра-

стает и секреция почками Н

и К

. При уменьшении скоро-

сти реабсорбции Na

уменьшается секреция К

и Н

и выде-

ление их с мочой.

-ионы могут выделяться с мочой и в соединении с

азотом в виде NH

, который образуется во всех канальце-

вых клетках. Главным источником аммиака служит глута-

мин, являющийся продуктом белкового обмена. В водном

растворе аммиак находится в равновесии с ионами аммо-

ния: NH

+ Н

= NH

. Скорость выведения NH

возрас-

тает при сдвиге реакции мочи в кислую сторону. Посколь-

ку при экскреции каждого иона NH

удаляется Н

, их

при определенном значении рН мочи тем больше, чем

выше содержание в моче аммония. В состоянии хрониче-

ского ацидоза скорость образования NH

и его экскреции

могут увеличиваться в 10 раз, однако даже в условиях

очень тяжелого хронического ацидоза рН мочи не может

снижаться ниже 4,5.

13.5.3. Инкреторная функция почек

Почки рассматривают как важный инкреторный орган, так

как в них вырабатывается ряд физиологически активных ве-

ществ, влияющих на другие органы и ткани, а также на функ-

циональные структуры самих почек.

Инкреторная функция почек связана с функцией грану-

лярных клеток юкстагломерулярного аппарата (ЮГА), секре-

тирующих ренин. Клетки ЮГА расположены у входа в клубо-

чек между приносящей и выносящей артериолами и частью

стенки дистального канальца. В него входят гранулярные

клетки приносящей артериолы, клетки плотного пятна ди-

стального канальца и специальные клетки, которые контак-

509

тируют с обеими группами клеток. Гранулярные клетки ЮГА

секретируют ренин, который является протеолитическим

ферментом.

ж К увеличению секреции ренина приводят:

— уменьшение давления крови в приносящей артериоле

клубочка и, следовательно, уменьшение степени растя-

жения ее стенки;

— увеличение концентрации Na+ в моче дистального ка-

нальца;

— увеличение симпатических влияний на гранулярные

клетки ЮГА, в мембране которых имеются бета-адрено-

рецепторы.

ж К уменьшению секреции ренина приводят:

— выделение натрийуретического атриопептида;

— увеличение степени растяжения стенки приносящей ар-

териолы клубочка.

Поступая в кровь, ренин превращает ангиотензиноген в

малоактивный пептид — ангиотензин I. Ангиотензин I под

влиянием ангиотензинпревращающего фермента кининазы-2

превращается в ангиотензин II. Ангиотензин II повышает то-

нус системных и почечных артериальных сосудов, стимулиру-

ет активность симпатической нервной системы, повышает

сократимость миокарда, ослабляет клубочковую фильтрацию,

способствует формированию мотивации жажды и снижению

диуреза, стимулирует образование альдостерона и реабсорб-

цию натрия.

В эпителиальных клетках проксимальных канальцев почки

образуется наиболее важный метаболит витамина D 1,25-ди-

гидроксихолекальциферол [l,25(OH)-2D

•]. Этот гормон стиму-

лирует образование в эпителиальных клетках кишечника ка-

льцийсвязывающих и кальцийтранспортных белков, необхо-

димых для всасывания Са

. Он увеличивает также реабсорб-

цию этих веществ и в почках. Витамин D

стимулирует

функцию остеобластов и, следовательно, рост и минерализа-

цию костей. Кроме того, через активизацию транспорта Са

в клетках разных тканей, в том числе и зубов, он может вли-

ять на их функции.

В перитубулярных клетках почек образуется гормон эрит-

ропоэтин, который стимулирует образование эритроцитов пу-

тем ускорения деления клеток-предшественниц и синтеза ге-

моглобина. Кроме того, он увеличивает кровоток в эритропо-

этической ткани костного мозга, что сопровождается увели-

чением выхода в кровь ретикулоцитов из его синусоидов.

Кроме основных биологически активных веществ ренина,

кальцитриола, эритропоэтина, в почках образуются так назы-

ваемые кинины, которые являются сильными вазодилататора-

510

ми, участвующими в регуляции почечного кровотока и выде-

ления натрия.

В мозговом веществе почки синтезируются простагланди-

ны, в том числе простагландин Е

(медуллин), под влиянием

которого увеличивается почечный кровоток и выделение Na

без изменения клубочковой фильтрации. Он также уменьша-

ет чувствительность клеток канальцев к АДГ.

Почки играют определенную роль в процессах свертыва-

ния крови. В них синтезируются активатор плазминогена уро-

киназа и другие вещества, участвующие в этом процессе.

Фибринолитическая активность крови, взятой в почечной

вене, значительно выше, чем в почечной артерии.

13.5.4. Метаболическая функция почек

Прежде всего следует разграничить понятия «метаболизм

почки» и «метаболическая функция почки». Метаболизм поч-

ки — это процессы обмена веществ в почке, которые обеспе-

чивают выполнение ее функций. Метаболическая же функ-

ция почек связана с поддержанием в жидкостях внутренней

среды постоянного уровня белков, углеводов и липидов.

Через мембрану клубочка не проходят альбумины и гло-

булины, мол. масса которых больше 60 кД, но свободно

фильтруются низкомолекулярные белки, пептиды. Клетки

проксимального канальца нефрона путем пиноцитоза захва-

тывают и затем расщепляют их с помощью лизосомальных

ферментов до аминокислот, которые через базальную плаз-

матическую мембрану транспортируются во внеклеточную

жидкость, а затем в кровь, что пополняет ее фонд аминокис-

лот. Расщепляя низкомолекулярные и измененные белки,

почки освобождают организм и от биологически активных

веществ.

В почках имеется активная система образования глюкозы.

При длительном голодании в почках синтезируется примерно

половина общего количества глюкозы, поступающей в кровь.

Для этого используются органические кислоты. Превращая

их в глюкозу (химически нейтральное вещество), почки тем

самым способствуют увеличению рН крови. При алкалозе

синтез глюкозы из кислых субстратов снижается.

Участие почек в обмене липидов связано со способностью

эпителия почек извлекать свободные жирные кислоты из

межтканевой жидкости. Эти кислоты в плазме связаны с аль-

буминами и поэтому не фильтруются. Свободные жирные

кислоты включаются в состав триацилглицеридов и фосфо-

липидов, которые играют важную роль в выполнении различ-

ных транспортных функций как в почках, так и в других ор-

ганах.

511

13.5.5. Роль почек в регуляции минерального обмена

в тканях зубов

Главным компонентом минеральной фазы твердых тканей

зубов является ГАП (гидроксиапатит). В ионной решетке гид-

роксиапатита доминирующую долю составляют ионы фосфа-

та и кальция.

Почки принимают участие в поддержании оптимального

уровня кальция и фосфата в крови, изменяя их выведение с

мочой. Так, действие паратгормона (ПТГ) направлено на со-

хранение кальция в организме и увеличение его концентра-

ции в крови. При понижении уровня кальция в крови, что

может наблюдаться при нарушении всасывания кальция в

кишечнике, возрастает выделение ПТГ. Паратгормон увели-

чивает мобилизацию кальция из костной ткани и повышает

реабсорбцию кальция дистальными канальцами почек. Как в

проксимальных, так и в дистальных канальцах почки обнару-

жены специфические рецепторы ПТГ. Однако действие ПТГ

на экскрецию кальция в основном обусловлено увеличением

реабсорбции этого иона в дистальных канальцах. Наряду с

реабсорбцией кальция ПТГ ингибирует реабсорбцию фосфа-

та в плазме крови, способствуя еще большей иммобилизации

кальция из костей. Таким образом, влияя на почечные ка-

нальцы, ПТГ усиливает свое собственное влияние на кости.

Еще одно влияние ПТГ на обмен кальция и фосфора свя-

зано с увеличением образования витамина D

в почках, кото-

рый повышает всасывание кальция в кишечнике. Кроме того,

витамин D

увеличивает реабсорбцию фосфата в почках, не-

посредственно воздействуя на почечные канальцы; при этом

реабсорбция кальция тоже увеличивается. Таким образом,

действие витамина D

на почки направлено на обеспечение и

сохранение непрерывного притока в организм минеральных

веществ для отложения в костях, а также в зубах.

13.6. Регуляция мочеобразовательной функции почек

Нервная регуляция. Почки являются одним из важных эф-

фекторных органов в системе рефлексов, регулирующих по-

стоянство внутренней среды организма. Нервная систе-

ма оказывает влияние на все процессы мочеобразования —

фильтрацию, реабсорбцию и секрецию. Раздражение симпа-

тических волокон приводит к сужению кровеносных сосу-

дов почек. Сужение приносящих артериол сопровождается

уменьшением давления крови в клубочках и уменьшением

величины фильтрации. При сужении выносящих артериол

фильтрационное давление повышается и фильтрация увели-

чивается. Симпатические влияния стимулируют реабсорбцию

512

. Болевые раздражения приводят к рефлекторному умень-

шению мочеотделения вплоть до полного прекращения моче-

образования. Это явление получило название болевой анурии.

Механизм болевой анурии заключается в том, что в результа-

те чрезмерной активации симпатической нервной системы

при болевых воздействиях и секреции адреналина надпочеч-

никами наступает спазм приносящих артериол, что приводит

к резкому снижению клубочковой фильтрации. Помимо это-

го, в результате активации ядер гипоталамуса увеличивается

секреция АДГ, который усиливает реабсорбцию воды и тем

самым уменьшает диурез.

Парасимпатические влияния активируют реабсорбцию глю-

козы и секрецию органических кислот.

Изменение мочеотделения может быть вызвано условно-

рефлекторно, что свидетельствует о влиянии на деятельность

почек высших отделов ЦНС, в том числе и коры головного

мозга.

Гуморальная регуляция. Гуморальному механизму регуля-

ции деятельности почек принадлежит ведущая роль. В целом

перестройка уровня функционирования почек, приспособле-

ние к непрерывно меняющимся условиям существования ор-

ганизма определяется преимущественно влияниями на гломе-

рулярный и канальцевый аппараты почек гормонов — АДГ,

альдостерона, паратгормона, тироксина и многих других. Из

них наиболее важными являются первые два.

Антидиуретический гормон, как уже отмечалось выше, уси-

ливает реабсорбцию воды и тем самым уменьшает диурез, что

имеет важное значение для поддержания константы осмоти-

ческого давления крови. При повышении осмотического дав-

ления повышается секреция АДГ, и это приводит к отделе-

нию концентрированной мочи, что освобождает организм от

избытка солей с минимальными потерями воды. Уменьшение

осмотического давления крови приводит к снижению секре-

ции АДГ и, следовательно, к выделению менее концентриро-

ванной мочи и освобождению организма от излишков воды.

При уменьшении секреции АДГ стенки дистальных отделов

нефрона становятся практически полностью непроницаемы-

ми для воды, и большое количество ее выводится с мочой;

при этом диурез может возрасти до 20 л в сутки. Такое состо-

яние называется несахарным диабетом (несахарное мочеизну-

рение). Уровень секреции АДГ зависит не только от активно-

сти осморецепторов, но и от активности волюморецепторов,

которые реагируют на изменение объема внутрисосудистой и

внеклеточной жидкости.

Под действием альдостерона увеличивается реабсорбция

и секреция К

клетками почечных канальцев, уменьша-

ется реабсорбция Са

и Mg

в проксимальных отделах неф-

рона.

513

13.7. Мочеиспускание и его регуляция

Процесс выведения мочи — это жизненно важный резуль-

тат деятельности организма, который включает последова-

тельные процессы поступления мочи из почек в почечные

лоханки и далее через мочеточники в мочевой пузырь. В эти

же процессы включается наполнение мочевого пузыря и вы-

ведение мочи из организма.

Мочевой пузырь представляет собой полый гладкомышеч-

ный орган. Сначала моча по мочеточникам порционно посту-

пает в мочевой пузырь благодаря их перистальтическим со-

кращениям. В месте вхождения мочеточников формируется

своеобразный клапан, который препятствует обратному вы-

ходу мочи из мочеточников в мочевой пузырь. В месте выхо-

да из мочевого пузыря расположены два сфинктера. Первый

образован гладкомышечными волокнами, второй — попереч-

нополосатыми. При пустом мочевом пузыре оба сфинктера

сокращены и закрывают выход из мочевого пузыря. При до-

стижении критического уровня объема мочи в пузыре (у че-

ловека в пределах 250—300 мл) напряжение мышечной стен-

ки резко нарастает. Давление в мочевом пузыре повышается

до 15—16 мм вод. ст., и возникает позыв к мочеиспусканию.

В формировании позыва к мочеиспусканию участвует

мощный поток афферентных импульсов от баро- и механоре-

цепторов мочевого пузыря. Возбуждение достигает центров

мочеиспускания, которые расположены на уровне II—III по-

ясничных и II—IV крестцовых сегментов спинного мозга, ги-

поталамических структур и коры большого мозга. Вовлечение

коры определяет субъективное ощущение позыва к мочеис-

пусканию и его осознание.

Импульсы из спинномозговых центров распространяются

к мочевому пузырю через симпатические и парасимпатиче-

ские нервные волокна. Симпатические нервные волокна, ин-

нервирующие мочеточники, мочевой пузырь и его внутрен-

ний сфинктер, усиливают перистальтику мочеточника, тор-

мозят тонические сокращения гладких мышц и повышают

тонус мочевого пузыря, создавая наилучшие условия для его

заполнения. Наружный сфинктер мочеиспускательного кана-

ла иннервируется соматическими волокнами ветви полового

нерва.

Мочеиспускание — сложный рефлекторный акт, который

осуществляется сокращением гладких мышц стенок мочевого

пузыря и одновременным расслаблением обоих сфинкте-

ров — мочевого пузыря и мочеиспускательного канала. При

этом имеет значение скорость наполнения мочевого пузыря:

при медленном его наполнении рецепторы стенок пузыря

адаптируются к повышению и их чувствительность уменьша-

ется. При быстром наполнении рефлекторное сокращение

514

пузыря может наступить при более низких величинах давле-

ния. В зависимости от условий жизни и работы мочевой пу-

зырь обычно «привыкает» к более или менее значительному

наполнению и его рецепторы не сигнализируют о каком-либо

дискомфорте вследствие их адаптации к растяжению стенок.

13.8. Выделительная функция других органов

Выделительная функция желудочно-кишечного тракта, по-

мимо удаления непереваренных остатков пищи, реализуется

путем экскреции различных веществ пищеварительными же-

лезами — слюнными, желудочными, кишечными, а также

поджелудочной железой и печенью. Участвует в этом процес-

се и слизистая оболочка всего пищеварительного канала. Так,

например, со слюной удаляются азотистые шлаки, особенно

при нарушении выделительной функции почек. При наруше-

нии тканевого дыхания недоокисленные продукты сложных

органических веществ также появляются в слюне. При отрав-

лениях у больных с симптомами уремии наблюдается гипер-

саливация (усиленное слюноотделение), которую в опреде-

ленной степени можно рассматривать как дополнительный

выделительный механизм.

Через слизистую оболочку желудка выделяются некоторые

красители, например метиленовый синий или конгорот. Эта

особенность слизистой оболочки желудка в сочетании с эн-

доскопией используется для диагностики его заболеваний.

Кроме того, через слизистую оболочку желудка удаляются

соли тяжелых металлов, лекарственные и другие вещества.

Поджелудочная железа и кишечные железы также могут эк-

скретировать пурины и лекарственные вещества, соли тяже-

лых металлов.

Выделительная функция легких. Через легкие с выдыхае-

мым воздухом удаляются такие конечные продукты, как С0

и водяные пары, а также большинство ароматических эфи-

ров. Через легкие удаляются также сивушные масла, что ис-

пользуется для диагностики алкогольного опьянения. Не-

большое количество веществ удаляется со слизью дыхатель-

ных органов.

Выделительная функция кожи осуществляется ее железа-

ми — сальными, молочными, потовыми. Сальные железы при

нормальном функционировании организма не выделяют в

большом количестве конечных продуктов обмена. Их секрет

служит для смазывания кожи жиром. Выделительная функция

молочных желез проявляется в период лактации. При попада-

нии в организм матери токсичных и лекарственных веществ,

эфирных масел, алкоголя, наркотиков они выделяются с мо-

локом и оказывают вредное действие на организм ребенка.

515

Выделительную функцию кожи в основном реализуют по-

товые железы, которые удаляют конечные продукты обмена в

составе своего секрета и тем самым участвуют в поддержании

многих констант внутренней среды организма. С потом из

организма удаляются вода, соли, молочная и мочевая кисло-

ты, мочевина, креатинин. В норме роль потовых желез в вы-

ведении продуктов белкового обмена невелика, но при забо-

леваниях почек, особенно при острой почечной недостаточ-

ности, потовые железы значительно увеличивают объем их

выведения как в результате увеличения потоотделения (до 2 л

и более в сутки), так и за счет значительного увеличения со-

держания мочевины в поте. С потом могут выделяться токси-

ны и лекарственные вещества. Для ряда веществ (например,

мышьяковистая кислота, ртуть) потовые железы являются ве-

дущим органом их выделения. Эти вещества, выделяясь с по-

том, накапливаются в волосяных луковицах кожных покро-

вов, в которых они определяются даже спустя много лет по-

сле гибели организма.

Глава 14 ФИЗИОЛОГИЯ СЕНСОРНЫХ СИСТЕМ

Постоянный приток информации из внешней и внутрен-

ней среды является обязательным условием приспособления

организма к среде обитания, формирования адекватного

адаптивного поведения. С усложнением строения организма

растет вероятность нарушения деятельности его систем за

счет влияний окружающей среды. Чем сложнее строение ор-

ганизма, тем шире репертуар его адаптивных реакций. Вместе

с тем возрастает и необходимость оценки состояния внутрен-

ней среды организма. Необходимость поддержания гомеоста-

за требует постоянного притока информации; поставляют эту

информацию сенсорные системы.

Сенсорные системы — совокупность специализированных

периферических (рецепторных) и центральных структур нерв-

ной системы, обеспечивающих трансформацию энергии раз-

дражителя в нервный процесс, передачу информации в выс-

шие отделы ЦНС, ее восприятие и анализ, а также настройку

отдельных составляющих системы в соответствии с потребно-

стями организма.

Результатом работы сенсорных систем является идентифи-

кация, классификация и опознание раздражителя. Эти про-

цессы осуществляются с участием высших отделов мозга, так

как связаны с анализом и синтезом сведений о сигнале.

Любой раздражитель многогранен. Различные его характе-

ристики воспринимаются нашими органами чувств, реагиру-

ющими на какое-то одно качество сигнала, поэтому раздра-

житель перестает существовать как единое целое, предстает в

виде комплекса различных признаков. В результате их оцен-

ки мозгом возникает определенное ощущение формы, цвета,

температуры, запаха и других свойств раздражителя. Такое

разделение раздражителей внешней или внутренней среды

организма на составные признаки, происходящее при вос-

приятии, называется физиологическим анализом.

Процессы синтеза информации о различных свойствах и

качествах раздражителя, происходящие в высших отделах

ЦНС, приводят к формированию нервной модели стимула. Эта

нервная модель хранится в аппаратах долговременной памя-

ти. Информация о реально действующем раздражителе сопо-

ставляется с нервной моделью, с генетически заложенной ин-

формацией или другими нервными моделями стимулов. На

этой основе формируется образ действующего раздражителя.

Конечной и наиболее сложной операцией является опознание

раздражителя. Оно заключается в отнесении образа раздра-

жителя к определенному классу объектов или явлений, с ко-

торым ранее встречался организм. Опознание завершается

517