Izmjena vode i soli. Kurs predavanja iz opšte biohemije Biohemija metabolizma vode i elektrolita i fosfata i kalcijuma

FUNKCIONALNA BIOHEMIJA

(Metabolizam vode i soli. Biohemija bubrega i urina)

TUTORIAL

Recenzent: profesor N.V. Kozachenko

Odobreno na sednici odeljenja, pr.br._____ od _______________2004.

Odobreno od strane menadžera odjel ________________________________________________

Odobreno od strane MK medicinsko-biološkog i farmaceutskog fakulteta

Projekat br. _____ od _______________2004

predsjedavajući________________________________________________

Metabolizam vode i soli

Jedan od najčešće poremećenih tipova metabolizma u patologiji je metabolizam vode i soli. Povezan je sa stalnim kretanjem vode i minerala iz spoljašnje sredine tela u unutrašnju, i obrnuto.

U tijelu odraslog čovjeka voda čini 2/3 (58-67%) tjelesne težine. Otprilike polovina njegovog volumena koncentrirana je u mišićima. Potreba za vodom (osoba dnevno dobija do 2,5-3 litre tečnosti) pokriva se njenim unosom u obliku pića (700-1700 ml), pripremljene vode koja se unosi u hranu (800-1000 ml) i formirane vode u organizmu tokom metabolizma - 200-300 ml (sa sagorevanjem 100 g masti, proteina i ugljenih hidrata nastaje 107,41 i 55 g vode, respektivno). Endogena voda se sintetiše u relativno velikim količinama kada se aktivira proces oksidacije masti, što se uočava u različitim, posebno dugotrajnim stresnim uslovima, stimulaciji simpatičko-nadbubrežnog sistema i rasterećenju dijeta (često se koristi za lečenje gojaznih pacijenata).

Zbog stalno nastalih obaveznih gubitaka vode, unutrašnji volumen tečnosti u organizmu ostaje nepromenjen. Takvi gubici uključuju bubrežne (1,5 l) i ekstrarenalne, povezane sa oslobađanjem tečnosti kroz gastrointestinalni trakt (50-300 ml), respiratorni trakt i kožu (850-1200 ml). Općenito, volumen obaveznih gubitaka vode je 2,5-3 litre, u velikoj mjeri ovisi o količini toksina koji se uklanjaju iz tijela.

Učešće vode u životnim procesima je veoma raznoliko. Voda je rastvarač mnogih jedinjenja, direktna komponenta brojnih fizičko-hemijskih i biohemijskih transformacija i transporter endo- i egzogenih supstanci. Osim toga, obavlja mehaničku funkciju, slabi trenje ligamenata, mišića i površine hrskavice zglobova (time olakšava njihovu pokretljivost), te sudjeluje u termoregulaciji. Voda održava homeostazu u zavisnosti od osmotskog pritiska plazme (izosmija) i zapremine tečnosti (izovolemija), funkcionisanja mehanizama koji regulišu kiselo-bazno stanje i pojave procesa koji obezbeđuju konstantnu temperaturu (izotermija).

U ljudskom tijelu voda postoji u tri glavna fizičko-hemijska stanja, prema kojima se razlikuju: 1) slobodna ili pokretna voda (čini glavninu unutarćelijske tečnosti, kao i krv, limfu, intersticijsku tečnost); 2) voda, vezana hidrofilnim koloidima, i 3) konstitucijska, uključena u strukturu molekula proteina, masti i ugljenih hidrata.

U tijelu odrasle osobe težine 70 kg, zapremina slobodne vode i vode vezane hidrofilnim koloidima iznosi približno 60% tjelesne težine, tj. 42 l. Ovu tečnost predstavlja unutarćelijska voda (koji čini 28 litara, ili 40% tjelesne težine), koja čini unutarćelijski sektor, i ekstracelularne vode (14 l ili 20% tjelesne težine), formirajući ekstracelularnog sektora. Potonji sadrži intravaskularnu (intravaskularnu) tečnost. Ovaj intravaskularni sektor formiraju plazma (2,8 l), koja čini 4-5% tjelesne težine, i limfa.

Intersticijska voda obuhvata samu međućelijsku vodu (slobodna međućelijska tečnost) i organizovanu vanćelijsku tečnost (koja čini 15-16% telesne težine, odnosno 10,5 l), tj. voda ligamenata, tetiva, fascije, hrskavice itd. Osim toga, ekstracelularni sektor uključuje vodu koja se nalazi u nekim šupljinama (trbušne i pleuralne šupljine, perikard, zglobovi, ventrikule mozga, očne komore, itd.), kao i u gastrointestinalnom traktu. Tečnost ovih šupljina ne učestvuje aktivno u metaboličkim procesima.

Voda ljudskog tijela ne stagnira u svojim različitim dijelovima, već se stalno kreće, neprestano se razmjenjujući s drugim sektorima tekućine i s vanjskim okruženjem. Kretanje vode je najvećim dijelom posljedica lučenja probavnih sokova. Dakle, sa pljuvačkom i sokom pankreasa dnevno se u crijevnu cijev šalje oko 8 litara vode, ali se ta voda praktički ne gubi zbog apsorpcije u donjim dijelovima probavnog trakta.

Vitalni elementi se dijele na makronutrijenti(dnevne potrebe >100 mg) i mikroelementi(dnevne potrebe<100 мг). К макроэлементам относятся натрий (Na), калий (К), кальций (Ca), магний (Мg), хлор (Cl), фосфор (Р), сера (S) и иод (I). К жизненно важным микроэлементам, необходимым лишь в следовых количествах, относятся железо (Fe), цинк (Zn), марганец (Μn), медь (Cu), кобальт (Со), хром (Сr), селен (Se) и молибден (Мо). Фтор (F) не принадлежит к этой группе, однако он необходим для поддержания в здоровом состоянии костной и зубной ткани. Вопрос относительно принадлежности к жизненно важным микроэлементам ванадия, никеля, олова, бора и кремния остается открытым. Такие элементы принято называть условно эссенциальными.

Tabela 1 (kolona 2) prikazuje prosjek sadržaj minerala u tijelu odrasle osobe (na osnovu težine od 65 kg). Prosječno dnevno Potrebe odrasle osobe za ovim elementima date su u koloni 4. Kod djece i žena tokom trudnoće i dojenja, kao i kod pacijenata, potreba za mikroelementima je obično veća.

Budući da se mnogi elementi mogu pohraniti u tijelu, odstupanja od dnevne norme se vremenom nadoknađuju. Kalcijum u obliku apatita se skladišti u koštanom tkivu, jod se skladišti u tireoglobulinu u štitnoj žlezdi, gvožđe se skladišti u feritinu i hemosiderinu u koštanoj srži, slezeni i jetri. Jetra je mjesto skladištenja mnogih mikroelemenata.

Metabolizam minerala kontrolišu hormoni. To se, na primjer, odnosi na potrošnju H 2 O, Ca 2+, PO 4 3-, vezivanje Fe 2+, I -, izlučivanje H 2 O, Na +, Ca 2+, PO 4 3 -.

Količina minerala koja se apsorbuje iz hrane obično zavisi od metaboličkih potreba organizma i, u nekim slučajevima, od sastava hrane. Kao primjer utjecaja sastava hrane, razmotrite kalcij. Apsorpciju Ca 2+ jona pospješuju mliječna i limunska kiselina, dok fosfatni joni, oksalatni joni i fitinska kiselina inhibiraju apsorpciju kalcija zbog kompleksiranja i stvaranja slabo topljivih soli (fitin).

Nedostatak minerala- pojava nije tako rijetka: javlja se iz različitih razloga, na primjer, zbog jednolične prehrane, poremećene probavljivosti i raznih bolesti. Nedostatak kalcijuma može nastati tokom trudnoće, kao i kod rahitisa ili osteoporoze. Nedostatak hlora nastaje usled velikog gubitka Cl jona - uz jako povraćanje.

Zbog nedovoljnog sadržaja joda u prehrambenim proizvodima, nedostatak joda i gušavost postali su uobičajeni u mnogim područjima srednje Evrope. Manjak magnezija može nastati zbog dijareje ili zbog monotone prehrane zbog alkoholizma. Nedostatak mikroelemenata u organizmu često se manifestuje kao poremećaj hematopoeze, odnosno anemija.

Posljednja kolona navodi funkcije koje u tijelu obavljaju ovi minerali. Iz tabelarnih podataka jasno je da skoro sve makronutrijenti funkcioniraju u tijelu kao strukturne komponente i elektroliti. Signalne funkcije obavljaju jod (u sastavu jodotironina) i kalcij. Većina mikroelemenata su kofaktori proteina, uglavnom enzima. Kvantitativno, tijelom dominiraju proteini koji sadrže željezo hemoglobin, mioglobin i citokrom, kao i više od 300 proteina koji sadrže cink.

Tabela 1

Povezane informacije.

Pošaljite svoj dobar rad u bazu znanja je jednostavno. Koristite obrazac ispod

Studenti, postdiplomci, mladi naučnici koji koriste bazu znanja u svom studiranju i radu biće vam veoma zahvalni.

Objavljeno na http://www.allbest.ru/

DRŽAVNA MEDICINA KARAGANDE N SKY AKADEMIJA

Katedra za opštu i biološku hemiju

FUNKCIONALNA BIOHEMIJA

(Metabolizam vode i soli. Biohemija bubrega i urina)

TUTORIAL

Karaganda 2004

Autori: glava. katedre prof. L.E. Muravleva, vanredni profesor T.S. Omarov, vanredni profesor S.A. Iskakova, nastavnici D.A. Klyuev, O.A. Ponamareva, L.B. Aitisheva

Recenzent: profesor N.V. Kozachenko

Odobreno na sjednici Odjeljenja, pr.br.__ od __2004.

Odobreno od strane menadžera odjelu

Odobreno od strane MK medicinsko-biološkog i farmaceutskog fakulteta

Broj projekta od __2004

Predsjedavajući

1. Metabolizam vode i soli

Jedan od najčešće poremećenih tipova metabolizma u patologiji je metabolizam vode i soli. Povezan je sa stalnim kretanjem vode i minerala iz spoljašnje sredine tela u unutrašnju, i obrnuto.

U tijelu odraslog čovjeka voda čini 2/3 (58-67%) tjelesne težine. Otprilike polovina njegovog volumena koncentrirana je u mišićima. Potreba za vodom (osoba dnevno prima do 2,5-3 litre tečnosti) pokriva se uzimanjem u obliku pića (700-1700 ml), pripremljene vode uključene u hranu (800-1000 ml) i vode koja se formira u organizmu tokom metabolizma - 200-300 ml (sa sagorevanjem 100 g masti, proteina i ugljenih hidrata nastaje 107,41 i 55 g vode, respektivno). Endogena voda se sintetiše u relativno velikim količinama kada se aktivira proces oksidacije masti, što se uočava u različitim, posebno dugotrajnim stresnim uslovima, stimulaciji simpatičko-nadbubrežnog sistema i rasterećenju dijeta (često se koristi za lečenje gojaznih pacijenata).

Zbog stalno nastalih obaveznih gubitaka vode, unutrašnji volumen tečnosti u organizmu ostaje nepromenjen. Takvi gubici uključuju bubrežne (1,5 l) i ekstrarenalne, povezane sa oslobađanjem tečnosti kroz gastrointestinalni trakt (50-300 ml), respiratorni trakt i kožu (850-1200 ml). Općenito, volumen obaveznih gubitaka vode je 2,5-3 litre, u velikoj mjeri ovisi o količini toksina koji se uklanjaju iz tijela.

Učešće vode u životnim procesima je veoma raznoliko. Voda je rastvarač mnogih jedinjenja, direktna komponenta brojnih fizičko-hemijskih i biohemijskih transformacija i transporter endo- i egzogenih supstanci. Osim toga, obavlja mehaničku funkciju, slabi trenje ligamenata, mišića i površine hrskavice zglobova (time olakšava njihovu pokretljivost), te sudjeluje u termoregulaciji. Voda održava homeostazu u zavisnosti od osmotskog pritiska plazme (izosmija) i zapremine tečnosti (izovolemija), funkcionisanja mehanizama koji regulišu kiselo-bazno stanje i pojave procesa koji obezbeđuju konstantnu temperaturu (izotermija).

U ljudskom tijelu voda postoji u tri glavna fizičko-hemijska stanja, prema kojima se razlikuju: 1) slobodna ili pokretna voda (čini glavninu unutarćelijske tečnosti, kao i krv, limfu, intersticijsku tečnost); 2) voda, vezana hidrofilnim koloidima, i 3) konstitucijska, uključena u strukturu molekula proteina, masti i ugljenih hidrata.

U tijelu odrasle osobe težine 70 kg, zapremina slobodne vode i vode vezane hidrofilnim koloidima iznosi približno 60% tjelesne težine, tj. 42 l. Ova tečnost je predstavljena intracelularnom vodom (28 litara, ili 40% telesne težine), koja čini unutarćelijski sektor, i ekstracelularnom vodom (14 litara, ili 20% telesne težine), koja čini ekstracelularni sektor. Potonji sadrži intravaskularnu (intravaskularnu) tečnost. Ovaj intravaskularni sektor formiraju plazma (2,8 l), koja čini 4-5% tjelesne težine, i limfa.

Intersticijska voda obuhvata samu međućelijsku vodu (slobodna međućelijska tečnost) i organizovanu vanćelijsku tečnost (koja čini 15-16% telesne težine, odnosno 10,5 l), tj. voda ligamenata, tetiva, fascije, hrskavice itd. Osim toga, ekstracelularni sektor uključuje vodu koja se nalazi u nekim šupljinama (trbušne i pleuralne šupljine, perikard, zglobovi, ventrikule mozga, očne komore, itd.), kao i u gastrointestinalnom traktu. Tečnost ovih šupljina ne učestvuje aktivno u metaboličkim procesima.

Voda ljudskog tijela ne stagnira u svojim različitim dijelovima, već se stalno kreće, neprestano se razmjenjujući s drugim sektorima tekućine i s vanjskim okruženjem. Kretanje vode je najvećim dijelom posljedica lučenja probavnih sokova. Dakle, sa pljuvačkom i sokom pankreasa dnevno se u crijevnu cijev šalje oko 8 litara vode, ali se ta voda praktički ne gubi zbog apsorpcije u donjim dijelovima probavnog trakta.

Vitalni elementi se dijele na makroelemente (dnevne potrebe >100 mg) i mikroelemente (dnevne potrebe<100 мг). К макроэлементам относятся натрий (Na), калий (К), кальций (Ca), магний (Мg), хлор (Cl), фосфор (Р), сера (S) и иод (I). К жизненно важным микроэлементам, необходимым лишь в следовых количествах, относятся железо (Fe), цинк (Zn), марганец (Мn), медь (Cu), кобальт (Со), хром (Сr), селен (Se) и молибден (Мо). Фтор (F) не принадлежит к этой группе, однако он необходим для поддержания в здоровом состоянии костной и зубной ткани. Вопрос относительно принадлежности к жизненно важным микроэлементам ванадия, никеля, олова, бора и кремния остается открытым. Такие элементы принято называть условно эссенциальными.

U tabeli 1 (kolona 2) prikazan je prosječan sadržaj minerala u tijelu odrasle osobe (na osnovu težine od 65 kg). Prosečna dnevna potreba odrasle osobe za ovim elementima data je u koloni 4. Kod dece i žena tokom trudnoće i dojenja, kao i kod pacijenata, potrebe za mikroelementima su obično veće.

Budući da se mnogi elementi mogu pohraniti u tijelu, odstupanja od dnevne norme se vremenom nadoknađuju. Kalcijum u obliku apatita se skladišti u koštanom tkivu, jod se skladišti u tireoglobulinu u štitnoj žlezdi, gvožđe se skladišti u feritinu i hemosiderinu u koštanoj srži, slezeni i jetri. Jetra je mjesto skladištenja mnogih mikroelemenata.

Metabolizam minerala kontrolišu hormoni. To se, na primjer, odnosi na potrošnju H 2 O, Ca 2+, PO 4 3-, vezivanje Fe 2+, I -, izlučivanje H 2 O, Na +, Ca 2+, PO 4 3 -.

Količina minerala koja se apsorbuje iz hrane obično zavisi od metaboličkih potreba organizma i, u nekim slučajevima, od sastava hrane. Kao primjer utjecaja sastava hrane, razmotrite kalcij. Apsorpciju Ca 2+ jona pospješuju mliječna i limunska kiselina, dok fosfatni joni, oksalatni joni i fitinska kiselina inhibiraju apsorpciju kalcija zbog kompleksiranja i stvaranja slabo topljivih soli (fitin).

Nedostatak minerala nije rijetka pojava: javlja se iz raznih razloga, na primjer, zbog jednolične prehrane, poremećene apsorpcije i raznih bolesti. Nedostatak kalcijuma može nastati tokom trudnoće, kao i kod rahitisa ili osteoporoze. Nedostatak hlora nastaje usled velikog gubitka Cl jona - uz jako povraćanje. Zbog nedovoljnog sadržaja joda u prehrambenim proizvodima, stanja nedostatka joda i gušavost postali su uobičajeni u mnogim područjima srednje Evrope. Manjak magnezija može nastati zbog dijareje ili zbog monotone prehrane zbog alkoholizma. Nedostatak mikroelemenata u organizmu često se manifestuje kao poremećaj hematopoeze, tj. anemija.U posljednjoj koloni su navedene funkcije koje u tijelu obavljaju navedeni minerali. Iz podataka iz tabele jasno je da gotovo svi makroelementi funkcionišu u organizmu kao strukturne komponente i elektroliti. Signalne funkcije obavljaju jod (u sastavu jodotironina) i kalcij. Većina mikroelemenata su kofaktori proteina, uglavnom enzima. Kvantitativno, tijelom dominiraju proteini koji sadrže željezo hemoglobin, mioglobin i citokrom, kao i više od 300 proteina koji sadrže cink.

2. Regulacija metabolizma vode i soli. Uloga vazopresina, aldosterona i renin-angiotenzin sistema

Glavni parametri homeostaze vode i soli su osmotski pritisak, pH i zapremina intracelularne i ekstracelularne tečnosti. Promjene ovih parametara mogu dovesti do promjena krvnog tlaka, acidoze ili alkaloze, dehidracije i edema. Glavni hormoni uključeni u regulaciju ravnoteže vode i soli su ADH, aldosteron i atrijalni natriuretski faktor (ANF).

ADH ili vazopresin je peptid koji sadrži 9 aminokiselina povezanih jednim disulfidnim mostom. Sintetiše se kao prohormon u hipotalamusu, zatim se transportuje do nervnih završetaka zadnjeg režnja hipofize, odakle se luči u krvotok uz odgovarajuću stimulaciju. Kretanje duž aksona povezano je sa specifičnim proteinom nosačem (neurofizinom)

Stimulus koji izaziva lučenje ADH je povećanje koncentracije jona natrijuma i povećanje osmotskog pritiska ekstracelularne tečnosti.

Najvažnije ciljne ćelije za ADH su ćelije distalnih tubula i sabirnih kanala bubrega. Ćelije ovih kanala su relativno nepropusne za vodu, a u nedostatku ADH, urin nije koncentriran i može se izlučiti u količinama većim od 20 litara dnevno (norma je 1-1,5 litara dnevno).

Postoje dvije vrste receptora za ADH - V 1 i V 2. V 2 receptor se nalazi samo na površini epitelnih ćelija bubrega. Vezivanje ADH za V2 povezano je sa sistemom adenilat ciklaze i stimuliše aktivaciju protein kinaze A (PKA). PKA fosforiliše proteine ​​koji stimulišu ekspresiju gena membranskog proteina, akvaporina-2. Akvaporin 2 se kreće do apikalne membrane, ugrađuje se u nju i formira vodene kanale. Oni obezbeđuju selektivnu propusnost ćelijske membrane za vodu. Molekuli vode slobodno difundiraju u bubrežne tubularne ćelije, a zatim ulaze u intersticijski prostor. Kao rezultat, voda se reapsorbuje iz bubrežnih tubula. Receptori tipa V 1 su lokalizirani u glatkim mišićnim membranama. Interakcija ADH sa V 1 receptorom dovodi do aktivacije fosfolipaze C, koja hidrolizira fosfatidilinozitol-4,5-bifosfat u IP-3. IF-3 izaziva oslobađanje Ca 2+ iz endoplazmatskog retikuluma. Rezultat djelovanja hormona preko V1 receptora je kontrakcija glatkih mišićnih slojeva krvnih žila.

Nedostatak ADH uzrokovan disfunkcijom stražnjeg režnja hipofize, kao i poremećajem u hormonskom sistemu prijenosa signala, može dovesti do razvoja dijabetesa insipidusa. Glavna manifestacija dijabetesa insipidusa je poliurija, tj. izlučivanje velike količine urina niske gustine.

Aldosteron, najaktivniji mineralokortikosteroid, sintetizira se u korteksu nadbubrežne žlijezde iz kolesterola.

Sintezu i lučenje aldosterona ćelijama glomerulozne zone stimulišu angiotenzin II, ACTH, prostaglandin E. Ovi procesi se takođe aktiviraju pri visokim koncentracijama K+ i niskim koncentracijama Na+.

Hormon prodire u ciljnu ćeliju i stupa u interakciju sa specifičnim receptorom koji se nalazi i u citosolu i u jezgru.

U bubrežnim tubularnim stanicama aldosteron stimulira sintezu proteina koji obavljaju različite funkcije. Ovi proteini mogu: a) povećati aktivnost natrijumskih kanala u ćelijskoj membrani distalnih bubrežnih tubula, čime se promoviše transport jona natrijuma iz urina u ćelije; b) biti enzimi TCA ciklusa i, prema tome, povećati sposobnost Krebsovog ciklusa da generiše ATP molekule neophodne za aktivni transport jona; c) aktivirati K+, Na+-ATPaznu pumpu i stimulirati sintezu novih pumpi. Sveukupni rezultat djelovanja proteina koji su inducirani aldosteronom je povećanje reapsorpcije jona natrijuma u tubulima nefrona, što uzrokuje zadržavanje NaCl u tijelu.

Glavni mehanizam za regulaciju sinteze i lučenja aldosterona je sistem renin-angiotenzin.

Renin je enzim koji proizvode jukstaglomerularne ćelije aferentnih arteriola bubrega. Položaj ovih stanica čini ih posebno osjetljivim na promjene krvnog tlaka. Smanjenje krvnog tlaka, gubitak tekućine ili krvi i smanjenje koncentracije NaCl stimuliraju oslobađanje renina.

Angiotenzinogen - 2 - globulin proizveden u jetri. Služi kao supstrat za renin. Renin hidrolizuje peptidnu vezu u molekulu angiotenzinogena i odvaja N-terminalni dekapeptid (angiotenzin I).

Angiotenzin I služi kao supstrat za enzim karboksidipeptidil peptidazu koji konvertuje antiotenzin, koji se nalazi u endotelnim ćelijama i krvnoj plazmi. Dvije terminalne aminokiseline se cijepaju od angiotenzina I i formiraju oktapeptid, angiotenzin II.

Angiotenzin II stimuliše proizvodnju aldosterona, uzrokujući stezanje arteriola, što povećava krvni pritisak i izaziva žeđ. Angiotenzin II aktivira sintezu i lučenje aldosterona kroz inozitol fosfatni sistem.

PNP je peptid koji sadrži 28 aminokiselina s jednim disulfidnim mostom. PNP se sintetiše i skladišti kao preprohormon (koji se sastoji od 126 aminokiselinskih ostataka) u kardiocitima.

Glavni faktor koji reguliše lučenje PNP je povećanje krvnog pritiska. Ostali stimulansi: povećan osmolarnost plazme, povećan broj otkucaja srca, povećani kateholamini i glukokortikoidi u krvi.

Glavni ciljni organi PNF-a su bubrezi i periferne arterije.

Mehanizam djelovanja PNF-a ima niz karakteristika. PNP receptor plazma membrane je protein sa aktivnošću gvanilat ciklaze. Receptor ima domensku strukturu. Ligand vezujući domen je lokalizovan u ekstracelularnom prostoru. U odsustvu PNP, intracelularni domen PNP receptora je u fosforilisanom stanju i neaktivan je. Kao rezultat vezivanja PNP za receptor, povećava se aktivnost gvanilat ciklaze receptora i dolazi do formiranja cikličkog GMP iz GTP. Kao rezultat djelovanja PNF-a, inhibira se stvaranje i lučenje renina i aldosterona. Neto efekat PNF-a je povećanje izlučivanja Na+ i vode i smanjenje krvnog pritiska.

PNF se obično smatra fiziološkim antagonistom angiotenzina II, jer njegov utjecaj ne uzrokuje sužavanje lumena krvnih žila i (regulacijom lučenja aldosterona) zadržavanje natrijuma, već, naprotiv, vazodilataciju i gubitak soli.

3. Biohemija bubrega

Glavna funkcija bubrega je uklanjanje vode i tvari topljivih u vodi (krajnji produkti metabolizma) iz tijela (1). Funkcija regulacije jonske i kiselinsko-bazne ravnoteže unutrašnje sredine organizma (homeostatska funkcija) usko je povezana sa funkcijom izlučivanja. 2). Obje funkcije kontroliraju hormoni. Osim toga, bubrezi obavljaju endokrinu funkciju, direktno uključeni u sintezu mnogih hormona (3). Konačno, bubrezi su uključeni u posredni metabolizam (4), posebno u glukoneogenezu i razgradnju peptida i aminokiselina (slika 1).

Kroz bubrege prolazi veoma velika količina krvi: 1500 litara dnevno. Iz ove zapremine se filtrira 180 litara primarnog urina. Tada se volumen primarnog urina značajno smanjuje zbog reapsorpcije vode, što rezultira dnevnim izlučivanjem urina od 0,5-2,0 litara.

Ekskretorna funkcija bubrega. Proces stvaranja urina

Proces stvaranja urina u nefronima sastoji se od tri faze.

Ultrafiltracija (glomerularna ili glomerularna filtracija). U glomerulima bubrežnih tjelešca primarni urin nastaje iz krvne plazme u procesu ultrafiltracije, izosmotski sa krvnom plazmom. Pore ​​kroz koje se filtrira plazma imaju efektivni prosječni prečnik od 2,9 nm. S ovom veličinom pora, sve komponente krvne plazme s molekulskom težinom (M) do 5 kDa slobodno prolaze kroz membranu. Supstance sa M< 65 кДа частично проходят через поры, и только крупные молекулы (М >65 kDa) se zadržavaju u porama i ne ulaze u primarni urin. Budući da većina proteina krvne plazme ima prilično visoku molekularnu težinu (M > 54 kDa) i negativno su nabijeni, zadržava ih bazalna membrana glomerula, a sadržaj proteina u ultrafiltratu je beznačajan.

Reapsorpcija. Primarni urin se koncentrira (otprilike 100 puta od svoje prvobitne zapremine) reverznom filtracijom vode. Istovremeno, prema aktivnom transportnom mehanizmu, skoro sve male molekularne supstance se reapsorbuju u tubulima, posebno glukoza, aminokiseline, kao i većina elektrolita - neorganskih i organskih jona (slika 2).

Reapsorpcija aminokiselina vrši se pomoću transportnih sistema specifičnih za grupu (nosača).

Kalcijum i fosfatni joni. Ioni kalcija (Ca 2+) i fosfatni joni se gotovo u potpunosti reapsorbuju u bubrežnim tubulima, a proces se odvija uz utrošak energije (u obliku ATP-a). Prinos za Ca 2+ je više od 99%, za fosfatne jone - 80-90%. Stepen reapsorpcije ovih elektrolita reguliraju paratiroidni hormon (paratirin), kalcitonin i kalcitriol.

Peptidni hormon paratirin (PTH), koji luči paratiroidna žlijezda, stimulira reapsorpciju jona kalcija i istovremeno inhibira reapsorpciju jona fosfata. U kombinaciji s djelovanjem drugih koštanih i crijevnih hormona, to dovodi do povećanja nivoa kalcijevih jona u krvi i smanjenja nivoa fosfatnih jona.

Kalcitonin, peptidni hormon iz C ćelija štitaste žlezde, inhibira reapsorpciju jona kalcijuma i fosfata. To dovodi do smanjenja nivoa oba jona u krvi. Shodno tome, u pogledu regulacije nivoa jona kalcijuma, kalcitonin je antagonist paratirina.

Steroidni hormon kalcitriol, koji se proizvodi u bubrezima, stimuliše apsorpciju jona kalcijuma i fosfata u crevima, pospešuje mineralizaciju kostiju i učestvuje u regulaciji reapsorpcije jona kalcijuma i fosfata u bubrežnim tubulima.

Natrijum joni. Reapsorpcija Na+ jona iz primarnog urina je veoma važna funkcija bubrega. Ovo je veoma efikasan proces: apsorbuje se oko 97% Na+. Steroidni hormon aldosteron stimulira, a atrijalni natriuretski peptid [ANP], sintetiziran u atrijumu, naprotiv, inhibira ovaj proces. Oba hormona regulišu rad Na + /K + -ATPaze, lokalizovane na onoj strani plazma membrane ćelija tubula (distalni i sabirni kanali nefrona), koju ispira krvna plazma. Ova natrijumova pumpa pumpa Na+ ione iz primarnog urina u krv u zamenu za K+ jone.

Voda. Reapsorpcija vode je pasivan proces u kojem se voda apsorbira u osmotski ekvivalentnom volumenu zajedno s Na+ jonima. U distalnom nefronu voda se može apsorbirati samo u prisustvu peptidnog hormona vazopresina (antidiuretski hormon, ADH), koji luči hipotalamus. ANP inhibira reapsorpciju vode. tj. pospješuje uklanjanje vode iz tijela.

Zbog pasivnog transporta apsorbuju se joni hlora (2/3) i urea. Stepen reapsorpcije određuje apsolutnu količinu tvari koje ostaju u urinu i izlučuju se iz tijela.

Reapsorpcija glukoze iz primarnog urina je energetski ovisan proces povezan s hidrolizom ATP-a. Istovremeno je praćen istovremenim transportom iona Na+ (po gradijentu, jer je koncentracija Na+ u primarnom urinu veća nego u ćelijama). Aminokiseline i ketonska tijela se također apsorbuju sličnim mehanizmom.

Procesi reapsorpcije i sekrecije elektrolita i neelektrolita lokalizirani su u različitim dijelovima bubrežnih tubula.

Sekrecija. Većina tvari koje se izlučuju iz tijela ulazi u urin putem aktivnog transporta u bubrežnim tubulima. Ove supstance uključuju H+ i K+ jone, mokraćnu kiselinu i kreatinin, te lijekove poput penicilina.

Organski sastojci urina:

Glavni dio organske frakcije urina čine tvari koje sadrže dušik, krajnji produkti metabolizma dušika. Urea proizvedena u jetri. je nosilac dušika sadržanog u aminokiselinama i pirimidinskim bazama. Količina uree je direktno povezana sa metabolizmom proteina: 70 g proteina dovodi do stvaranja ~30 g uree. Mokraćna kiselina služi kao krajnji proizvod metabolizma purina. Kreatinin, koji nastaje spontanom ciklizacijom kreatina, je krajnji produkt metabolizma u mišićnom tkivu. Budući da je dnevno izlučivanje kreatinina individualna karakteristika (direktno je proporcionalno mišićnoj masi), kreatinin se može koristiti kao endogena supstanca za određivanje brzine glomerularne filtracije. Sadržaj aminokiselina u urinu zavisi od prirode ishrane i efikasnosti jetre. Derivati ​​aminokiselina (na primjer, hipurinska kiselina) su također prisutni u urinu. Sadržaj u urinu derivata aminokiselina koje ulaze u sastav posebnih proteina, na primjer, hidroksiprolin, prisutan u kolagenu, ili 3-metilhistidin, koji je dio aktina i miozina, može poslužiti kao pokazatelj intenziteta razgradnje. ovih proteina.

Sastavni sastojci urina su konjugati koji se formiraju u jetri sa sumpornom i glukuronskom kiselinom, glicinom i drugim polarnim supstancama.

U urinu mogu biti prisutni proizvodi metaboličke transformacije mnogih hormona (kateholamini, steroidi, serotonin). Na osnovu sadržaja finalnih proizvoda može se suditi o biosintezi ovih hormona u organizmu. Proteinski hormon horiogonadotropin (CG, M 36 kDa), nastao tokom trudnoće, ulazi u krv i imunološkim metodama se otkriva u urinu. Prisustvo hormona služi kao pokazatelj trudnoće.

Urohromi, derivati ​​žučnih pigmenata koji nastaju tokom razgradnje hemoglobina, daju žutu boju urinu. Urin potamni tokom skladištenja zbog oksidacije urohroma.

Neorganski sastojci urina (Slika 3)

Urin sadrži katione Na +, K +, Ca 2+, Mg 2+ i NH 4 +, Cl - anjone, SO 4 2- i HPO 4 2- i druge jone u tragovima. Sadržaj kalcijuma i magnezijuma u izmetu značajno je veći nego u urinu. Količina anorganskih supstanci u velikoj mjeri ovisi o prirodi prehrane. Sa acidozom, izlučivanje amonijaka može se znatno povećati. Izlučivanje mnogih jona regulirano je hormonima.

Promjene u koncentraciji fizioloških komponenti i pojava patoloških komponenti urina koriste se za dijagnosticiranje bolesti. Na primjer, kod dijabetesa, glukoza i ketonska tijela su prisutni u urinu (Dodatak).

4. Hormonska regulacija stvaranja urina

Volumen urina i sadržaj iona u njemu reguliraju se zbog kombiniranog djelovanja hormona i strukturnih karakteristika bubrega. Na količinu dnevnog urina utiču hormoni:

ALDOSTERON i VASOPRESSIN (njihov mehanizam djelovanja je razmatran ranije).

PARATHORMON - paratiroidni hormon proteinsko-peptidne prirode (membranski mehanizam djelovanja, preko cAMP) također utiče na uklanjanje soli iz organizma. U bubrezima pojačava tubularnu reapsorpciju Ca+2 i Mg+2, povećava izlučivanje K+, fosfata, HCO3- i smanjuje izlučivanje H+ i NH4+. To je uglavnom zbog smanjenja tubularne reapsorpcije fosfata. Istovremeno se povećava koncentracija kalcija u krvnoj plazmi. Hiposekrecija paratiroidnog hormona dovodi do suprotnih pojava - povećanja sadržaja fosfata u krvnoj plazmi i smanjenja sadržaja Ca + 2 u plazmi.

ESTRADIOL je ženski polni hormon. Stimuliše sintezu 1,25-dioksivitamina D 3, pojačava reapsorpciju kalcijuma i fosfora u bubrežnim tubulima.

Homeostatska funkcija bubrega

1) homeostaza vode i soli

Bubrezi su uključeni u održavanje konstantne količine vode utičući na jonski sastav intra- i ekstracelularnih tečnosti. Oko 75% jona natrijuma, hlora i vode se reapsorbuje iz glomerularnog filtrata u proksimalnom tubulu zahvaljujući pomenutom ATPaznom mehanizmu. U ovom slučaju se aktivno reapsorbuju samo joni natrija, anioni se kreću zbog elektrohemijskog gradijenta, a voda se reapsorbuje pasivno i izosmotski.

2) učešće bubrega u regulaciji acido-bazne ravnoteže

Koncentracija H+ jona u plazmi i u međućelijskom prostoru je oko 40 nM. To odgovara pH vrijednosti od 7,40. pH unutrašnje sredine tela mora se održavati konstantnim, jer značajne promene u koncentraciji trčanja nisu kompatibilne sa životom.

Konstantnost pH vrijednosti održavaju plazma puferski sistemi, koji mogu kompenzirati kratkotrajne poremećaje acidobazne ravnoteže. Dugoročna pH ravnoteža održava se proizvodnjom i uklanjanjem protona. Ako postoje poremećaji u pufer sistemima i ako se kiselinsko-bazna ravnoteža ne održava, na primjer kao posljedica bolesti bubrega ili poremećaja frekvencije disanja zbog hipo- ili hiperventilacije, pH vrijednost plazme prelazi prihvatljive granice. Smanjenje pH vrijednosti od 7,40 za više od 0,03 jedinice naziva se acidoza, a povećanje alkaloza.

Poreklo protona. Postoje dva izvora protona - slobodne kiseline iz hrane i aminokiseline koje sadrže sumpor iz proteina dobijenih hranom.Kiseline, kao što su limunska, askorbinska i fosforna, oslobađaju protone u crevnom traktu (pri alkalnom pH). Aminokiseline metionin i cistein koji nastaju prilikom razgradnje proteina daju najveći doprinos osiguravanju ravnoteže protona. U jetri se atomi sumpora ovih aminokiselina oksidiraju u sumpornu kiselinu, koja se disocira u sulfatne ione i protone.

Tokom anaerobne glikolize u mišićima i crvenim krvnim zrncima, glukoza se pretvara u mliječnu kiselinu, čija disocijacija dovodi do stvaranja laktata i protona. Stvaranje ketonskih tijela - acetooctene i 3-hidroksimaslačne kiseline - u jetri također dovodi do oslobađanja protona; višak ketonskih tijela dovodi do preopterećenja plazma puferskog sistema i smanjenja pH (metabolička acidoza; mliječna kiselina > laktacidoza, ketonska tijela > ketoacidoza). U normalnim uslovima, ove kiseline se obično metabolišu u CO 2 i H 2 O i ne utiču na ravnotežu protona.

Budući da acidoza predstavlja posebnu opasnost za organizam, bubrezi imaju posebne mehanizme za borbu protiv nje:

a) lučenje H+

Ovaj mehanizam uključuje proces stvaranja CO 2 u metaboličkim reakcijama koje se javljaju u ćelijama distalnog tubula; zatim stvaranje H 2 CO 3 pod djelovanjem karboanhidraze; njegova dalja disocijacija na H + i HCO 3 - i izmjena H + jona za Na + jone. Natrijum i bikarbonatni joni zatim difunduju u krv, uzrokujući da ona postane alkalna. Ovaj mehanizam je eksperimentalno ispitan - uvođenje inhibitora karboanhidraze dovodi do povećanog gubitka natrijuma u sekundarnom urinu i zakiseljavanje urina prestaje.

b) amoniogeneza

Aktivnost enzima amoniogeneze u bubrezima je posebno visoka u uslovima acidoze.

Enzimi amoniogeneze uključuju glutaminazu i glutamat dehidrogenazu:

c) glukoneogeneza

Javlja se u jetri i bubrezima. Ključni enzim procesa je bubrežna piruvat karboksilaza. Enzim je najaktivniji u kiseloj sredini - po tome se razlikuje od istog enzima jetre. Stoga se tijekom acidoze u bubrezima aktivira karboksilaza i tvari koje reagiraju na kiselinu (laktat, piruvat) intenzivnije počinju da se pretvaraju u glukozu, koja nema kisela svojstva.

Ovaj mehanizam je važan kod acidoze povezane s postom (zbog nedostatka ugljikohidrata ili zbog općeg nedostatka ishrane). Akumulacija ketonskih tijela, kiselih svojstava, stimulira glukoneogenezu. A to pomaže poboljšanju kiselinsko-baznog stanja i istovremeno opskrbljuje tijelo glukozom. Tokom potpunog gladovanja u bubrezima se formira do 50% glukoze u krvi.

Kod alkaloze se inhibira glukoneogeneza (kao rezultat promjene pH inhibira se PVK karboksilaza), inhibira se lučenje protona, ali se istovremeno pojačava glikoliza i povećava stvaranje piruvata i laktata.

Metabolička funkcija bubrega

1) Formiranje aktivnog oblika vitamina D 3 . U bubrezima, kao rezultat reakcije mikrosomalne oksidacije, dolazi do završne faze sazrijevanja aktivnog oblika vitamina D 3 - 1,25-dioksiholekalciferola. Prekursor ovog vitamina, vitamin D 3, sintetiše se u koži, pod uticajem ultraljubičastih zraka iz holesterola, a zatim hidroksilira: prvo u jetri (na poziciji 25), a zatim u bubrezima (na poziciji 1). Dakle, učestvujući u stvaranju aktivnog oblika vitamina D 3, bubrezi utiču na fosfor-kalcijum metabolizam u organizmu. Stoga, u slučaju bolesti bubrega, kada su poremećeni procesi hidroksilacije vitamina D 3, može doći do razvoja OSTEODISTROFIJE.

2) Regulacija eritropoeze. Bubrezi proizvode glikoprotein koji se naziva bubrežni eritropoetski faktor (REF ili ERITROPOETIN). To je hormon koji je sposoban da utiče na matične ćelije crvene koštane srži, koje su ciljne ćelije za PEF. PEF usmjerava razvoj ovih ćelija putem sritropoeze, tj. stimuliše stvaranje crvenih krvnih zrnaca. Brzina oslobađanja PEF-a ovisi o opskrbi bubrega kisikom. Ako se količina dolaznog kisika smanji, povećava se proizvodnja PEF - to dovodi do povećanja broja crvenih krvnih stanica u krvi i poboljšanja opskrbe kisikom. Stoga se kod bubrežnih bolesti ponekad uočava bubrežna anemija.

3) Biosinteza proteina. U bubrezima se aktivno odvijaju procesi biosinteze proteina koji su neophodni za druga tkiva. Ovdje se sintetiziraju neke komponente:

- sistemi koagulacije krvi;

- sistem komplementa;

- sistemi fibrinolize.

- RENIN se sintetiše u ćelijama jukstaglomerularnog aparata (JGA) u bubrezima

Sistem renin-angiotenzin-aldosteron radi u bliskom kontaktu sa drugim sistemom za regulaciju vaskularnog tonusa: KALLIKREIN-KININ SISTEM, čije djelovanje dovodi do smanjenja krvnog tlaka.

Proteinski kininogen se sintetiše u bubrezima. Jednom u krvi, kininogen se pod dejstvom serinskih proteinaza - kalikreina, pretvara u vazoaktivne peptide - kinine: bradikinin i kalidin. Bradikinin i kalidin imaju vazodilatacijski efekat - snižavaju krvni pritisak. Inaktivacija kinina se događa uz sudjelovanje karboksikatepsina - ovaj enzim istovremeno utječe na oba sistema regulacije vaskularnog tonusa, što dovodi do povećanja krvnog tlaka. Inhibitori karboksikatepsina se koriste u medicinske svrhe u liječenju određenih oblika arterijske hipertenzije (na primjer, lijek klofelin).

Učešće bubrega u regulaciji krvnog pritiska povezano je i sa proizvodnjom prostaglandina, koji imaju hipotenzivni učinak i nastaju u bubrezima iz arahidonske kiseline kao rezultat reakcija peroksidacije lipida (LPO).

4) Katabolizam proteina. Bubrezi su uključeni u katabolizam nekih proteina male molekularne težine (5-6 kDa) i peptida koji se filtriraju u primarni urin. Među njima su hormoni i neke druge biološki aktivne supstance. U tubularnim stanicama, pod djelovanjem lizosomskih proteolitičkih enzima, ovi proteini i peptidi se hidroliziraju u aminokiseline, koje ulaze u krv i ponovno ih koriste ćelije drugih tkiva.

Osobine metabolizma bubrežnog tkiva

1. Visoki ATP troškovi. Glavna potrošnja ATP-a povezana je sa procesima aktivnog transporta tokom reapsorpcije, sekrecije, kao i sa biosintezom proteina.

Glavni put za proizvodnju ATP-a je oksidativna fosforilacija. Zbog toga su bubrežnom tkivu potrebne značajne količine kiseonika. Masa bubrega je samo 0,5% ukupne telesne težine, a potrošnja kiseonika bubrega je 10% od ukupnog unosa kiseonika. Supstrati za reakcije biooksidacije u stanicama bubrega su:

- masna kiselina;

- ketonska tijela;

- glukoza itd.

2. Visoka stopa biosinteze proteina.

3. Visoka aktivnost proteolitičkih enzima.

4. Sposobnost amoniogeneze i glukoneogeneze.

vodeni fiziološki urin bubrega

Medicinski značaj

patološke komponente urina
KOMPONENTE SYMPTOM RAZLOZI POJAVA PROTEIN Proteinurija Oštećenje urinarnog trakta (ekstrarenalna proteinurija) ili bazalnih membrana nefrona (renalna proteinurija). Toksikoza trudnica, anemija. Izvor proteina u urinu su uglavnom proteini krvne plazme, kao i proteini iz tkiva bubrega. BLOOD Hematurija Hemoglobinurija Crvena krvna zrnca u mokraći pojavljuju se kod akutnog nefritisa, upalnih procesa i traume urinarnog trakta. Hemoglobin - za hemolizu i hemoglobinemiju. GLUKOZA Glukozurija Dijabetes melitus, steroidni dijabetes, tireotoksikoza. FRUKTOZA Fruktozurija Kongenitalni nedostatak enzima koji pretvaraju fruktozu u glukozu (defekt fosfofruktokinaze). GALAKTOZA Galaktozurija Kongenitalni nedostatak enzima koji pretvara galaktozu u glukozu (galaktoza-1-fosfat uridil transferaza). KETONSKA TIJELA Ketonurija Dijabetes melitus, gladovanje, tireotoksikoza, traumatska ozljeda mozga, cerebralna krvarenja, zarazne bolesti. BILIRUBIN Bilirubinurija Žutica. Nivo bilirubina u urinu je značajno povećan kod opstruktivne žutice. CREATINE Kreatinurija Kod odraslih je povezan sa poremećenom konverzijom kreatina u kreatinin. Uočeno kod mišićne distrofije, hipotermije, konvulzivnih stanja (tetanus, tetanija). PADAvine: Fosfati Oksalati urati Fosfaturija Oksalaturija Uraturia Precipitacija nekih normalno slabo rastvorljivih komponenti urina (soli kalcijuma i magnezijuma) dovodi do stvaranja mokraćnih kamenaca. Tome doprinosi alkalizacija urina u mjehuru i bubrežnoj zdjelici tijekom kroničnih bakterijskih infekcija: mikroorganizmi razgrađuju ureu, oslobađajući amonijak, što dovodi do povećanja pH urina. Kod gihta (zakiseljavanja urina) kamenje se formira od mokraćne kiseline, koja je slabo rastvorljiva pri pH nižoj od 7,0.

5. Fizičko-hemijska svojstva urina u normalnim i patološkim stanjima

Poliurija je povećanje dnevnog volumena urina. Uočava se kod dijabetes melitusa i insipidusa, hroničnog nefritisa, pijelonefritisa i kod prekomernog unosa tečnosti iz hrane.

Oligurija je smanjenje dnevne zapremine urina (manje od 0,5 l). Uočava se u grozničavom stanju, sa akutnim difuznim nefritisom, urolitijazom, trovanjem solima teških metala i konzumacijom malih količina tečnosti uz hranu.

Anurija - prestanak lučenja urina. Promatrano u slučaju oštećenja bubrega uslijed trovanja, tijekom stresa (produžena anurija može dovesti do smrti od uremije (trovanja amonijakom)

Boja urina je obično jantarna ili slamnatožuta, zbog pigmenata urohroma, urobilinogena itd.

Crvena boja urina - uz hematuriju, hemoglobinuriju (kamen u bubregu, nefritis, traume, hemoliza, upotreba određenih lijekova).

Smeđa boja - s visokom koncentracijom urobilinogena i bilirubina u urinu (kod bolesti jetre), kao i homogentizinske kiseline (alkaptonurija zbog poremećenog metabolizma tirozina).

Zelena boja - uz upotrebu određenih lijekova, uz povećanje koncentracije indoksilsumporne kiseline, koja se razlaže u indigo (pojačani procesi truljenja proteina u crijevima)

Urin je normalno potpuno providan. Zamućenje može biti uzrokovano prisustvom proteina, ćelijskih elemenata, bakterija, sluzi, sedimenta u urinu

Gustoća urina normalno varira u prilično širokom rasponu - od 1,002 do 1,035 tokom dana (u prosjeku 1012-1020). To znači da se mokraćom dnevno izluči od 50 do 70 g gustih tvari. Približan proračun gustine ostatka: 35x2,6 = 71 g, gde su 35 poslednje dve cifre utvrđene relativne gustine, 2,6 je koeficijent. Povećanje i smanjenje gustine urina tokom dana, odnosno njegova koncentracija i razrjeđivanje, neophodni su za održavanje konstantnog osmotskog tlaka krvi.

Izostenurija je izlučivanje mokraće sa konstantno niskom gustinom, jednakom gustini primarnog urina (oko 1010), što se opaža kod teškog zatajenja bubrega i dijabetesa insipidusa.

Visoka gustoća (više od 1035) opažena je kod dijabetes melitusa zbog visoke koncentracije glukoze u urinu i kod akutnog nefritisa (oligurija).

Normalan ostatak urina se formira kada stoji

Nalik na pahuljice - od proteina, mukoproteina, epitelnih ćelija urinarnog trakta

Sastoji se od oksalata i urata (soli oksalne i mokraćne kiseline), koji se rastvaraju kada se zakiseli.

pH urina se normalno kreće od 5,5 do 6,5.

Kiselo okruženje urina u normalnoj ishrani može biti uzrokovano: 1) sumpornom kiselinom koja nastaje tokom katabolizma aminokiselina koje sadrže sumpor; 2) fosforna kiselina, nastala pri razgradnji nukleinskih kiselina, fosfoproteina, fosfolipida; 3) anjoni adsorbovani u crevima iz prehrambenih proizvoda.

Poremećaji metabolizma vode (dishidrija).

Poremećaji metabolizma vode uključuju hiperhidriju (prekomernu hidrataciju) i hipohidriju (hipo- i dehidraciju). Oba mogu biti opća ili pokrivati ​​pretežno ekstracelularni ili intracelularni prostor (tj. ekstracelularni ili intracelularni sektor). Svaki oblik dishidrije manifestuje se kao hiper-, izo- i hipotonični. U skladu s tim možemo govoriti o intra- i ekstracelularnoj hiper-, izo- i hipotoničnoj hiperhidrataciji, kao i o intra- i ekstracelularnoj hiper-, izo- i hipotoničnoj hipohidrataciji. Promjene uzrokovane poremećajem distribucije vode i elektrolita u jednom sektoru uvijek dovode do definitivnih promjena u drugom.

Opća dehidracija (opća dehidracija) nastaje u slučajevima kada se u organizam unese manje vode nego što je izgubi u istom vremenskom periodu (negativan bilans vode). Zapaža se kod stenoze, opstrukcije jednjaka (uzrokovane opekotinama, tumorima ili drugim razlozima), peritonitisu, operacijama na probavnom traktu, poliuriji, nedovoljnoj nadoknadi gubitaka vode kod oslabljenih bolesnika, kolere i bolesnika u komi.

S nedostatkom vode, zbog zgušnjavanja krvi, povećava se koncentracija gustih tvari u plazmi, što dovodi do povećanja osmotskog tlaka. Potonji uzrokuje kretanje vode iz stanica kroz međućelijski prostor u ekstracelularnu tekućinu. Kao rezultat toga, volumen unutarćelijskog prostora se smanjuje.

Laboratorijski znaci opće dehidracije su povećan hematokrit, viskozitet krvi, hiperproteinemija, hiperazotemija, poliurija.

Objavljeno na Allbest.ru

Slični dokumenti

Promjene u distribuciji tekućine između ekstracelularnih i intracelularnih sektora. Dnevna diureza. Dnevna potreba za vodom. Regulacija metabolizma vode i soli putem bubrega. Regulacija osmotskog tlaka krvi.

predavanje, dodano 25.02.2002


Metabolizam vode i soli kao skup procesa ulaska vode i soli (elektrolita) u organizam, njihove apsorpcije, distribucije u unutrašnjim sredinama i izlučivanja. Glavne bolesti uzrokovane disfunkcijom vazopresina. Regulacija izlučivanja natrijuma putem bubrega.

test, dodano 12.06.2010


Morfo-funkcionalne karakteristike urinarnog sistema. Anatomija bubrega. Struktura bubrega. Mehanizam stvaranja urina. Dotok krvi u bubrege. Disfunkcija urinarnog sistema zbog patologije, pijelonefritisa. Metode za ispitivanje urina i funkcije bubrega.

sažetak, dodan 31.10.2008


Komponente i vrste nefrona. Uklanjanje metaboličkih krajnjih produkata iz organizma. Regulacija metabolizma vode i soli i krvnog pritiska. Filtracija u bubrezima i struktura bubrežnog tubularnog sistema. Mesangijalne ćelije i kapsula Shumlyansky-Bowman.

prezentacija, dodano 02.02.2013


Glavni oblici poremećaja metabolizma vode i soli. Simptomi nedostatka vode. Osmotske i jonske konstante. Regulacija izlučivanja vode i elektrolita. Patologija proizvodnje aldosterona. Kliničke manifestacije hiperosmolarne dehidracije, principi terapije.

prezentacija, dodano 20.12.2015


Mehanizmi stvaranja urina. Bubrežni i ekstrarenalni putevi izlučivanja tvari. Osnovne funkcije bubrega. Protok krvi u različitim dijelovima bubrega. Struktura cirkulacijskog sistema. Klasifikacija nefrona. Mehanizmi stvaranja urina. Filtracija, reapsorpcija, sekrecija.

prezentacija, dodano 01.12.2014


Građa i funkcija bubrega, teorija stvaranja urina. Značajke strukture nefrona. Fizička svojstva urina i klinički dijagnostički značaj. Vrste proteinurije, metode za kvalitativno i kvantitativno određivanje proteina u urinu. Određivanje glukoze u urinu.

cheat sheet, dodano 24.06.2010


Etiologija i patogeneza bubrežne disfunkcije: glomerularna i tubularna filtracija, reapsorpcija, sekrecija, koncentracija i razrjeđivanje urina. Klinička dijagnoza bolesti bubrega, laboratorijska istraživanja i analiza fizičko-hemijskih svojstava urina.

kurs, dodan 15.06.2015


Fiziologija metabolizma vode i soli. Sastav elektrolita u tijelu. Faktori koji utječu na kretanje vanćelijske vode u njemu. Disbalans elektrolita. Klinička slika ekstracelularne dehidracije. Omjer otopina za infuzionu terapiju.

prezentacija, dodano 05.02.2017


Osnovne funkcije bubrega. Pravila za prikupljanje urina za istraživanje. Boja, miris, kiselost urina, sadržaj glukoze, crvenih krvnih zrnaca, bijelih krvnih zrnaca i proteina. Funkcionalna i patološka proteinurija. Manifestacije nefrotskog i azotemičkog sindroma.

Jedan od najčešće poremećenih tipova metabolizma u patologiji je metabolizam vode i soli. Povezan je sa stalnim kretanjem vode i minerala iz spoljašnje sredine tela u unutrašnju, i obrnuto.

U tijelu odraslog čovjeka voda čini 2/3 (58-67%) tjelesne težine. Otprilike polovina njegovog volumena koncentrirana je u mišićima. Potreba za vodom (osoba dnevno prima do 2,5-3 litre tečnosti) pokriva se uzimanjem u obliku pića (700-1700 ml), pripremljene vode uključene u hranu (800-1000 ml) i vode koja se formira u organizmu tokom metabolizma - 200-300 ml (sa sagorevanjem 100 g masti, proteina i ugljenih hidrata nastaje 107,41 i 55 g vode, respektivno). Endogena voda se sintetiše u relativno velikim količinama kada se aktivira proces oksidacije masti, što se uočava u različitim, posebno dugotrajnim stresnim uslovima, stimulaciji simpatičko-nadbubrežnog sistema i rasterećenju dijeta (često se koristi za lečenje gojaznih pacijenata).

Zbog stalno nastalih obaveznih gubitaka vode, unutrašnji volumen tečnosti u organizmu ostaje nepromenjen. Takvi gubici uključuju bubrežne (1,5 l) i ekstrarenalne, povezane sa oslobađanjem tečnosti kroz gastrointestinalni trakt (50-300 ml), respiratorni trakt i kožu (850-1200 ml). Općenito, volumen obaveznih gubitaka vode je 2,5-3 litre, u velikoj mjeri ovisi o količini toksina koji se uklanjaju iz tijela.

Učešće vode u životnim procesima je veoma raznoliko. Voda je rastvarač mnogih jedinjenja, direktna komponenta brojnih fizičko-hemijskih i biohemijskih transformacija i transporter endo- i egzogenih supstanci. Osim toga, obavlja mehaničku funkciju, slabi trenje ligamenata, mišića i površine hrskavice zglobova (time olakšava njihovu pokretljivost), te sudjeluje u termoregulaciji. Voda održava homeostazu u zavisnosti od osmotskog pritiska plazme (izosmija) i zapremine tečnosti (izovolemija), funkcionisanja mehanizama koji regulišu kiselo-bazno stanje i pojave procesa koji obezbeđuju konstantnu temperaturu (izotermija).

U ljudskom tijelu voda postoji u tri glavna fizičko-hemijska stanja, prema kojima se razlikuju: 1) slobodna ili pokretna voda (čini glavninu unutarćelijske tečnosti, kao i krv, limfu, intersticijsku tečnost); 2) voda, vezana hidrofilnim koloidima, i 3) konstitucijska, uključena u strukturu molekula proteina, masti i ugljenih hidrata.

U tijelu odrasle osobe težine 70 kg, zapremina slobodne vode i vode vezane hidrofilnim koloidima iznosi približno 60% tjelesne težine, tj. 42 l. Ova tečnost je predstavljena intracelularnom vodom (28 litara, ili 40% telesne težine), koja čini unutarćelijski sektor, i ekstracelularnom vodom (14 litara, ili 20% telesne težine), koja čini ekstracelularni sektor. Potonji sadrži intravaskularnu (intravaskularnu) tečnost. Ovaj intravaskularni sektor formiraju plazma (2,8 l), koja čini 4-5% tjelesne težine, i limfa.

Intersticijska voda obuhvata samu međućelijsku vodu (slobodna međućelijska tečnost) i organizovanu vanćelijsku tečnost (koja čini 15-16% telesne težine, odnosno 10,5 l), tj. voda ligamenata, tetiva, fascije, hrskavice itd. Osim toga, ekstracelularni sektor uključuje vodu koja se nalazi u nekim šupljinama (trbušne i pleuralne šupljine, perikard, zglobovi, ventrikule mozga, očne komore, itd.), kao i u gastrointestinalnom traktu. Tečnost ovih šupljina ne učestvuje aktivno u metaboličkim procesima.

Voda ljudskog tijela ne stagnira u svojim različitim dijelovima, već se stalno kreće, neprestano se razmjenjujući s drugim sektorima tekućine i s vanjskim okruženjem. Kretanje vode je najvećim dijelom posljedica lučenja probavnih sokova. Dakle, sa pljuvačkom i sokom pankreasa dnevno se u crijevnu cijev šalje oko 8 litara vode, ali se ta voda praktički ne gubi zbog apsorpcije u donjim dijelovima probavnog trakta.

Vitalni elementi se dijele na makroelemente (dnevne potrebe >100 mg) i mikroelemente (dnevne potrebe<100 мг). К макроэлементам относятся натрий (Na), калий (К), кальций (Ca), магний (Мg), хлор (Cl), фосфор (Р), сера (S) и иод (I). К жизненно важным микроэлементам, необходимым лишь в следовых количествах, относятся железо (Fe), цинк (Zn), марганец (Мn), медь (Cu), кобальт (Со), хром (Сr), селен (Se) и молибден (Мо). Фтор (F) не принадлежит к этой группе, однако он необходим для поддержания в здоровом состоянии костной и зубной ткани. Вопрос относительно принадлежности к жизненно важным микроэлементам ванадия, никеля, олова, бора и кремния остается открытым. Такие элементы принято называть условно эссенциальными.

Budući da se mnogi elementi mogu pohraniti u tijelu, odstupanja od dnevne norme se vremenom nadoknađuju. Kalcijum u obliku apatita se skladišti u koštanom tkivu, jod se skladišti u tireoglobulinu u štitnoj žlezdi, gvožđe se skladišti u feritinu i hemosiderinu u koštanoj srži, slezeni i jetri. Jetra je mjesto skladištenja mnogih mikroelemenata.

Metabolizam minerala kontrolišu hormoni. To se, na primjer, odnosi na potrošnju H2O, Ca2+, PO43-, vezivanje Fe2+, I-, izlučivanje H2O, Na+, Ca2+, PO43-.

Količina minerala koja se apsorbuje iz hrane obično zavisi od metaboličkih potreba organizma i, u nekim slučajevima, od sastava hrane. Kao primjer utjecaja sastava hrane, razmotrite kalcij. Apsorpciju Ca2+ jona pospješuju mliječna i limunska kiselina, dok fosfatni joni, oksalatni joni i fitinska kiselina inhibiraju apsorpciju kalcija zbog kompleksiranja i stvaranja slabo topljivih soli (fitin).

Nedostatak minerala nije rijetka pojava: javlja se iz raznih razloga, na primjer, zbog jednolične prehrane, poremećene apsorpcije i raznih bolesti. Nedostatak kalcijuma može nastati tokom trudnoće, kao i kod rahitisa ili osteoporoze. Nedostatak hlora nastaje zbog velikog gubitka Cl-iona tokom jakog povraćanja.

Zbog nedovoljnog sadržaja joda u prehrambenim proizvodima, nedostatak joda i gušavost postali su uobičajeni u mnogim područjima srednje Evrope. Manjak magnezija može nastati zbog dijareje ili zbog monotone prehrane zbog alkoholizma. Nedostatak mikroelemenata u organizmu često se manifestuje kao poremećaj hematopoeze, odnosno anemija.

Posljednja kolona navodi funkcije koje u tijelu obavljaju ovi minerali. Iz podataka iz tabele jasno je da gotovo svi makroelementi funkcionišu u organizmu kao strukturne komponente i elektroliti. Signalne funkcije obavljaju jod (u sastavu jodotironina) i kalcij. Većina mikroelemenata su kofaktori proteina, uglavnom enzima. Kvantitativno, tijelom dominiraju proteini koji sadrže željezo hemoglobin, mioglobin i citokrom, kao i više od 300 proteina koji sadrže cink.

Regulacija metabolizma vode i soli. Uloga vazopresina, aldosterona i renin-angiotenzin sistema

Glavni parametri homeostaze vode i soli su osmotski pritisak, pH i zapremina intracelularne i ekstracelularne tečnosti. Promjene ovih parametara mogu dovesti do promjena krvnog tlaka, acidoze ili alkaloze, dehidracije i edema. Glavni hormoni uključeni u regulaciju ravnoteže vode i soli su ADH, aldosteron i atrijalni natriuretski faktor (ANF).

ADH ili vazopresin je peptid koji sadrži 9 aminokiselina povezanih jednim disulfidnim mostom. Sintetiše se kao prohormon u hipotalamusu, zatim se transportuje do nervnih završetaka zadnjeg režnja hipofize, odakle se luči u krvotok uz odgovarajuću stimulaciju. Kretanje duž aksona povezano je sa specifičnim proteinom nosačem (neurofizinom)

Stimulus koji izaziva lučenje ADH je povećanje koncentracije jona natrijuma i povećanje osmotskog pritiska ekstracelularne tečnosti.

Najvažnije ciljne ćelije za ADH su ćelije distalnih tubula i sabirnih kanala bubrega. Ćelije ovih kanala su relativno nepropusne za vodu, a u nedostatku ADH, urin nije koncentriran i može se izlučiti u količinama većim od 20 litara dnevno (norma je 1-1,5 litara dnevno).

Postoje dvije vrste receptora za ADH - V1 i V2. V2 receptor se nalazi samo na površini epitelnih ćelija bubrega. Vezivanje ADH za V2 povezano je sa sistemom adenilat ciklaze i stimuliše aktivaciju protein kinaze A (PKA). PKA fosforiliše proteine ​​koji stimulišu ekspresiju gena membranskog proteina, akvaporina-2. Akvaporin 2 se kreće do apikalne membrane, ugrađuje se u nju i formira vodene kanale. Oni obezbeđuju selektivnu propusnost ćelijske membrane za vodu. Molekuli vode slobodno difundiraju u bubrežne tubularne ćelije, a zatim ulaze u intersticijski prostor. Kao rezultat, voda se reapsorbuje iz bubrežnih tubula. Receptori tipa V1 su lokalizirani u membranama glatkih mišića. Interakcija ADH sa V1 receptorom dovodi do aktivacije fosfolipaze C, koja hidrolizuje fosfatidilinozitol-4,5-bifosfat u IP-3. IF-3 izaziva oslobađanje Ca2+ iz endoplazmatskog retikuluma. Rezultat djelovanja hormona preko V1 receptora je kontrakcija sloja glatkih mišića krvnih žila.

Nedostatak ADH uzrokovan disfunkcijom stražnjeg režnja hipofize, kao i poremećajem u hormonskom sistemu prijenosa signala, može dovesti do razvoja dijabetesa insipidusa. Glavna manifestacija dijabetesa insipidusa je poliurija, tj. izlučivanje velike količine urina niske gustine.

Aldosteron, najaktivniji mineralokortikosteroid, sintetizira se u korteksu nadbubrežne žlijezde iz kolesterola.

Sintezu i lučenje aldosterona ćelijama glomerulozne zone stimulišu angiotenzin II, ACTH i prostaglandin E. Ovi procesi se takođe aktiviraju pri visokim koncentracijama K+ i niskim koncentracijama Na+.

Hormon prodire u ciljnu ćeliju i stupa u interakciju sa specifičnim receptorom koji se nalazi i u citosolu i u jezgru.

U bubrežnim tubularnim stanicama aldosteron stimulira sintezu proteina koji obavljaju različite funkcije. Ovi proteini mogu: a) povećati aktivnost natrijumskih kanala u ćelijskoj membrani distalnih bubrežnih tubula, čime se promoviše transport jona natrijuma iz urina u ćelije; b) biti enzimi TCA ciklusa i, prema tome, povećati sposobnost Krebsovog ciklusa da generiše ATP molekule neophodne za aktivni transport jona; c) aktivirati K+, Na+-ATPazu pumpu i stimulirati sintezu novih pumpi. Sveukupni rezultat djelovanja proteina koji su inducirani aldosteronom je povećanje reapsorpcije jona natrijuma u tubulima nefrona, što uzrokuje zadržavanje NaCl u tijelu.

Glavni mehanizam za regulaciju sinteze i lučenja aldosterona je sistem renin-angiotenzin.

Renin je enzim koji proizvode jukstaglomerularne ćelije aferentnih arteriola bubrega. Položaj ovih stanica čini ih posebno osjetljivim na promjene krvnog tlaka. Smanjenje krvnog tlaka, gubitak tekućine ili krvi i smanjenje koncentracije NaCl stimuliraju oslobađanje renina.

Angiotenzinogen --2 je globulin koji se proizvodi u jetri. Služi kao supstrat za renin. Renin hidrolizuje peptidnu vezu u molekulu angiotenzinogena i odvaja N-terminalni dekapeptid (angiotenzin I).

Angiotenzin I služi kao supstrat za enzim karboksidipeptidil peptidazu koji konvertuje antiotenzin, koji se nalazi u endotelnim ćelijama i krvnoj plazmi. Dvije terminalne aminokiseline se cijepaju od angiotenzina I i formiraju oktapeptid, angiotenzin II.

Angiotenzin II stimuliše proizvodnju aldosterona, uzrokujući stezanje arteriola, što povećava krvni pritisak i izaziva žeđ. Angiotenzin II aktivira sintezu i lučenje aldosterona kroz inozitol fosfatni sistem.

PNP je peptid koji sadrži 28 aminokiselina s jednim disulfidnim mostom. PNP se sintetiše i skladišti kao preprohormon (koji se sastoji od 126 aminokiselinskih ostataka) u kardiocitima.

Glavni faktor koji reguliše lučenje PNP je povećanje krvnog pritiska. Ostali stimulansi: povećan osmolarnost plazme, povećan broj otkucaja srca, povećani kateholamini i glukokortikoidi u krvi.

Glavni ciljni organi PNF-a su bubrezi i periferne arterije.

Mehanizam djelovanja PNF-a ima niz karakteristika. PNP receptor plazma membrane je protein sa aktivnošću gvanilat ciklaze. Receptor ima domensku strukturu. Ligand vezujući domen je lokalizovan u ekstracelularnom prostoru. U odsustvu PNP, intracelularni domen PNP receptora je u fosforilisanom stanju i neaktivan je. Kao rezultat vezivanja PNP za receptor, povećava se aktivnost gvanilat ciklaze receptora i dolazi do formiranja cikličkog GMP iz GTP. Kao rezultat djelovanja PNF-a, inhibira se stvaranje i lučenje renina i aldosterona. Neto efekat PNF-a je povećanje izlučivanja Na+ i vode i smanjenje krvnog pritiska.

PNF se obično smatra fiziološkim antagonistom angiotenzina II, jer njegov utjecaj ne uzrokuje sužavanje lumena krvnih žila i (regulacijom lučenja aldosterona) zadržavanje natrijuma, već, naprotiv, vazodilataciju i gubitak soli.

Održavanje jednog od aspekata homeostaze - ravnoteže vode i elektrolita u tijelu - provodi se neuroendokrinom regulacijom. Viši autonomni centar žeđi nalazi se u ventromedijalnom hipotalamusu. Regulacija izlučivanja vode i elektrolita provodi se prvenstveno neurohumoralnom kontrolom bubrežne funkcije. Posebnu ulogu u ovom sistemu imaju dva blisko povezana neurohormonska mehanizma - lučenje aldosterona i (ADH). Glavni pravac regulatornog djelovanja aldosterona je njegovo inhibitorno djelovanje na sve puteve izlučivanja natrijuma i prije svega na bubrežne tubule (antinatriuremijski učinak). ADH održava ravnotežu tečnosti direktno sprečavajući bubrege da izlučuju vodu (antidiuretičko dejstvo). Postoji stalna, bliska veza između aktivnosti aldosterona i antidiuretičkih mehanizama. Gubitak tečnosti stimuliše lučenje aldosterona preko volumnih receptora, što rezultira zadržavanjem natrijuma i povećanjem koncentracije ADH. Efektorski organ oba sistema su bubrezi.

Stepen gubitka vode i natrijuma određen je mehanizmima humoralne regulacije metabolizma vode i soli: antidiuretički hormon hipofize, vazopresin i hormon nadbubrežne žlijezde aldosteron, koji utiču na najvažniji organ za potvrdu postojanosti vode. -ravnoteža soli u organizmu, a to su bubrezi. ADH se proizvodi u supraoptičkim i paraventrikularnim jezgrama hipotalamusa. Kroz portalni sistem hipofize, ovaj peptid ulazi u zadnji režanj hipofize, tamo se koncentriše i oslobađa u krv pod uticajem nervnih impulsa koji ulaze u hipofizu. Cilj ADH je zid distalnih tubula bubrega, gdje pojačava proizvodnju hijaluronidaze, koja depolimerizira hijaluronsku kiselinu, čime se povećava permeabilnost vaskularnih zidova. Kao rezultat, voda iz primarnog urina pasivno difundira u ćelije bubrega zbog osmotskog gradijenta između hiperosmotske međustanične tekućine tijela i hipoosmolarnog urina. Bubrezi dnevno propuštaju oko 1000 litara krvi kroz svoje sudove. 180 litara primarnog urina filtrira se kroz glomerule bubrega, ali samo 1% tekućine koju bubrezi filtriraju pretvara se u mokraću, 6/7 tekućine koja čini primarni urin podliježe obaveznoj reapsorpciji zajedno s drugim tvarima otopljenim u njemu. proksimalnih tubula. Preostala voda u primarnom urinu se reapsorbuje u distalnim tubulima. Oni vrše formiranje primarnog urina po volumenu i sastavu.

U ekstracelularnoj tekućini osmotski tlak reguliraju bubrezi, koji mogu izlučivati ​​urin s koncentracijama natrijum hlorida u rasponu od tragova do 340 mmol/L. Kod izlučivanja urina siromašnog natrijum hloridom osmotski pritisak će se povećati zbog zadržavanja soli, a kod brzog izlučivanja soli će pasti.

Koncentraciju mokraće kontrolišu hormoni: vazopresin (antidiuretski hormon), koji pojačava reapsorpciju vode, povećava koncentraciju soli u urinu, aldosteron stimuliše reapsorpciju natrijuma. Proizvodnja i lučenje ovih hormona zavisi od osmotskog pritiska i koncentracije natrijuma u ekstracelularnoj tečnosti. Sa smanjenjem koncentracije soli u plazmi povećava se proizvodnja aldosterona i povećava se zadržavanje natrija; s povećanjem se povećava proizvodnja vazopresina, a proizvodnja aldosterona smanjuje. Ovo povećava reapsorpciju vode i gubitak natrijuma, pomažući u smanjenju osmotskog pritiska. Osim toga, povećanje osmotskog tlaka uzrokuje žeđ, što povećava potrošnju vode. Signale za stvaranje vazopresina i osjećaj žeđi iniciraju osmoreceptori u hipotalamusu.

Regulacija ćelijskog volumena i intracelularnih koncentracija jona su energetski ovisni procesi koji uključuju aktivni transport natrijuma i kalija kroz ćelijske membrane. Izvor energije za sisteme aktivnog transporta, kao i za skoro svaki energetski utrošak ćelije, je ATP razmena. Vodeći enzim, natrijum-kalijum ATPaza, daje ćelijama sposobnost da pumpaju natrijum i kalijum. Ovaj enzim zahteva magnezijum i, pored toga, zahteva istovremeno prisustvo i natrijuma i kalijuma za maksimalnu aktivnost. Jedna od posljedica postojanja različitih koncentracija kalija i drugih jona na suprotnim stranama ćelijske membrane je stvaranje razlike električnog potencijala preko membrane.

Do 1/3 ukupne energije koju pohranjuju ćelije skeletnih mišića troši se kako bi se osigurao rad natrijum pumpe. Kada dođe do hipoksije ili ometanja bilo kojeg inhibitora metabolizma, stanica nabubri. Mehanizam bubrenja je ulazak jona natrijuma i hlorida u ćeliju; ovo dovodi do povećanja intracelularnog osmolarnosti, što zauzvrat povećava sadržaj vode, jer prati otopljenu supstancu. Istovremeni gubitak kalija nije ekvivalentan dobivanju natrijuma, pa će stoga rezultat biti povećanje sadržaja vode.

Efektivna osmotska koncentracija (toničnost, osmolarnost) ekstracelularne tekućine mijenja se gotovo paralelno sa koncentracijom natrijuma u njoj, koji zajedno sa svojim anionima obezbjeđuje najmanje 90% njene osmotske aktivnosti. Fluktuacije (čak i u patološkim stanjima) kalijuma i kalcijuma ne prelaze nekoliko miliekvivalenata po litru i ne utiču značajno na vrednost osmotskog pritiska.

Hipoelektrolitemija (hipoosmija, hipoosmolarnost, hipotoničnost) ekstracelularne tečnosti je pad osmotske koncentracije ispod 300 mOsm/L. To odgovara smanjenju koncentracije natrijuma ispod 135 mmol/L. Hiperelektrolitemija (hiperosmolarnost, hipertonus) je višak osmotske koncentracije od 330 mOsm/L i koncentracije natrijuma od 155 mmol/L.

Velike fluktuacije zapremine tečnosti u delovima tela uzrokovane su složenim biološkim procesima koji su u skladu sa fizičko-hemijskim zakonima. U ovom slučaju je od velike važnosti princip električne neutralnosti koji se sastoji u tome da je zbir pozitivnih naelektrisanja u svim vodenim prostorima jednak zbiru negativnih naelektrisanja. Stalne promjene koncentracije elektrolita u vodenim medijima praćene su promjenama električnih potencijala s naknadnim obnavljanjem. Tokom dinamičke ravnoteže formiraju se stabilne koncentracije kationa i anjona na obje strane bioloških membrana. Međutim, treba napomenuti da elektroliti nisu jedine osmotski aktivne komponente tjelesne tekućine koje dolaze s hranom. Oksidacija ugljikohidrata i masti obično rezultira stvaranjem ugljičnog dioksida i vode, koje pluća jednostavno mogu osloboditi. Oksidacijom aminokiselina nastaju amonijak i urea. Pretvaranje amonijaka u ureu daje ljudskom tijelu jedan od mehanizama detoksikacije, ali istovremeno se hlapljiva jedinjenja koja se potencijalno uklanjaju u plućima pretvaraju u nehlapljiva jedinjenja, koja već moraju biti izlučena preko bubrega.

Razmjena vode i elektrolita, hranjivih tvari, kisika i ugljičnog dioksida i drugih metaboličkih krajnjih proizvoda uglavnom se odvija difuzijom. Kapilarna voda izmjenjuje vodu s intersticijskim tkivom nekoliko puta u sekundi. Zbog svoje topljivosti u lipidima, kisik i ugljični dioksid slobodno difundiraju kroz sve kapilarne membrane; u isto vrijeme vjeruje se da voda i elektroliti prolaze kroz sitne pore endotelne membrane.

7. Principi klasifikacije i glavni tipovi poremećaja metabolizma vode.

Treba napomenuti da ne postoji jedinstvena opšteprihvaćena klasifikacija poremećaja ravnoteže vode i elektrolita. Sve vrste poremećaja, u zavisnosti od promene zapremine vode, obično se dele: sa povećanjem zapremine ekstracelularne tečnosti - ravnoteža vode je pozitivna (prehidratacija i edem); sa smanjenjem volumena ekstracelularne tekućine – negativna ravnoteža vode (dehidracija). Gambirger et al. (1952) su predložili da se svaki od ovih oblika podijeli na ekstra- i međućelijske. Višak i smanjenje ukupne količine vode uvijek se razmatra u vezi sa koncentracijom natrijuma u ekstracelularnoj tekućini (njegov osmolaritet). Ovisno o promjeni osmotske koncentracije, hiper- i dehidracija se dijele na tri tipa: izoosmolarnu, hipoosmolarnu i hiperosmolarnu.

Prekomjerno nakupljanje vode u tijelu (pretjerana hidratacija, hiperhidrija).

Izotonična hiperhidratacija predstavlja povećanje zapremine ekstracelularne tečnosti bez narušavanja osmotskog pritiska. U ovom slučaju ne dolazi do preraspodjele tekućine između intra- i ekstracelularnog sektora. Povećanje ukupne zapremine vode u organizmu nastaje zbog ekstracelularne tečnosti. Ovo stanje može biti posljedica zatajenja srca, hipoproteinemije kod nefrotskog sindroma, kada volumen cirkulirajuće krvi ostaje konstantan zbog pomjeranja tekućeg dijela u intersticijski segment (pojavljuje se opipljivo oticanje ekstremiteta, može se razviti plućni edem). Ovo posljednje može biti ozbiljna komplikacija povezana s parenteralnom primjenom tekućine u terapeutske svrhe, infuzijom velikih količina fiziološke otopine ili Ringerove otopine u eksperimentu ili pacijentima u postoperativnom periodu.

Hipoosmolarna hiperhidratacija, ili trovanje vodom uzrokovano je prekomjernim nakupljanjem vode bez odgovarajućeg zadržavanja elektrolita, poremećenim izlučivanjem tekućine zbog zatajenja bubrega ili neadekvatnim lučenjem antidiuretskog hormona. Ovaj poremećaj se može eksperimentalno reproducirati peritonealnom dijalizom hipoosmotske otopine. Trovanje vodom kod životinja također se lako razvija kada su izložene vodi nakon primjene ADH ili uklanjanja nadbubrežnih žlijezda. Kod zdravih životinja do trovanja vodom došlo je 4-6 sati nakon uzimanja vode u dozi od 50 ml/kg svakih 30 minuta. Javljaju se povraćanje, drhtavica, klonični i tonični konvulzije. Koncentracija elektrolita, proteina i hemoglobina u krvi naglo opada, volumen plazme se povećava, a reakcija krvi se ne mijenja. Nastavak infuzije može dovesti do razvoja kome i smrti životinja.

U slučaju trovanja vodom dolazi do smanjenja osmotske koncentracije ekstracelularne tekućine zbog njenog razrjeđivanja viškom vode i dolazi do hiponatremije. Osmotski gradijent između "intersticija" i ćelija uzrokuje kretanje dijela međustanične vode u ćelije i njihovo oticanje. Volumen vode u ćeliji se može povećati za 15%.

U kliničkoj praksi, pojave intoksikacije vodom javljaju se u slučajevima kada opskrba vodom premašuje sposobnost bubrega da je izluči. Nakon davanja 5 ili više litara vode dnevno pacijentu se javljaju glavobolja, apatija, mučnina i grčevi u listovima. Trovanje vodom može nastati kod prekomjerne konzumacije, kada postoji povećana proizvodnja ADH i oligurija. Nakon ozljeda, većih operativnih zahvata, gubitka krvi, primjene anestetika, posebno morfija, oligurija obično traje najmanje 1-2 dana. Trovanje vodom može nastati kao rezultat intravenske infuzije velike količine izotonične otopine glukoze, koju stanice brzo troše, a koncentracija ubrizgane tekućine opada. Opasno je i davanje velikih količina vode kada je bubrežna funkcija ograničena, što se javlja kod šoka, bolesti bubrega sa anurijom i oligurijom i liječenja dijabetesa insipidusa lijekovima ADH. Opasnost od trovanja vodom nastaje zbog prekomjernog uzimanja vode bez soli tokom liječenja toksikoze, zbog dijareje kod dojenčadi. Prekomjerno zalijevanje ponekad se javlja kod često ponavljanih klistira.

Terapijske intervencije u uvjetima hipoosmolarne hiperhidrije trebale bi biti usmjerene na eliminaciju viška vode i vraćanje osmotske koncentracije ekstracelularne tekućine. Ako je višak povezan s pretjerano velikim davanjem vode pacijentu sa simptomima anurije, upotreba umjetnog bubrega daje brzi terapeutski učinak. Vraćanje normalnog nivoa osmotskog tlaka unošenjem soli dopušteno je samo ako se ukupna količina soli u tijelu smanji i postoje jasni znakovi trovanja vodom.

Hiperosomlarna prekomerna hidratacija manifestira se povećanjem volumena tekućine u ekstracelularnom prostoru uz istovremeni porast osmotskog tlaka zbog hipernatremije. Mehanizam nastanka poremećaja je sljedeći: zadržavanje natrijuma nije praćeno zadržavanjem vode u adekvatnom volumenu, ekstracelularna tekućina postaje hipertonična, a voda iz stanica kreće u ekstracelularne prostore do osmotske ravnoteže. Uzroci poremećaja su različiti: Cushingov ili Cohnov sindrom, pijenje morske vode, traumatske ozljede mozga. Ako stanje hiperosmolarne prekomerne hidratacije traje duže vreme, može doći do smrti ćelija centralnog nervnog sistema.

Dehidracija ćelija u eksperimentalnim uslovima nastaje kada se hipertonične otopine elektrolita daju u količinama koje premašuju sposobnost njihovog brzog izlučivanja putem bubrega. Kod ljudi se sličan poremećaj javlja kada su prisiljeni da piju morsku vodu. Dolazi do pomeranja vode iz ćelija u vanćelijski prostor, što se oseća kao jak osećaj žeđi. U nekim slučajevima, hiperosmolarna hiperhidrija prati razvoj edema.

Smanjenje ukupnog volumena vode (dehidracija, hipohidrija, dehidracija, eksikoza) također se javlja sa smanjenjem ili povećanjem osmotske koncentracije ekstracelularne tekućine. Opasnost od dehidracije je rizik od zgušnjavanja krvi. Teški simptomi dehidracije javljaju se nakon gubitka oko jedne trećine ekstracelularne vode.

Hipoosmolarna dehidracija razvija se u slučajevima kada tijelo gubi mnogo tekućine koja sadrži elektrolite, a gubitak se nadomješta manjom količinom vode bez unošenja soli. Ovo stanje se javlja uz ponovljeno povraćanje, dijareju, pojačano znojenje, hipoaldosteronizam, poliuriju (diabetes insipidus i dijabetes melitus), ako se gubitak vode (hipotonični rastvori) delimično nadoknađuje pijenjem bez soli. Iz hipoosmotskog ekstracelularnog prostora dio tečnosti juri u ćelije. Dakle, eksikozu, koja se razvija kao rezultat nedostatka soli, prati intracelularni edem. Nema osjećaja žeđi. Gubitak vode u krvi je praćen povećanjem hematokrita, povećanjem koncentracije hemoglobina i proteina. Osiromašenje krvi vodom i povezano smanjenje volumena plazme i povećanje viskoziteta značajno narušavaju cirkulaciju krvi, a ponekad izazivaju kolaps i smrt. Smanjenje minutnog volumena također dovodi do zatajenja bubrega. Volumen filtracije naglo opada i razvija se oligurija. Urin je praktički lišen natrijum hlorida, što je olakšano pojačanim lučenjem aldosterona zbog stimulacije volumenskih receptora. Povećava se sadržaj rezidualnog dušika u krvi. Mogu se uočiti vanjski znaci dehidracije - smanjen turgor i naboranost kože. Često se javljaju glavobolje i nedostatak apetita. Kada djeca dehidriraju, brzo se javljaju apatija, letargija i slabost mišića.

Preporučuje se nadoknaditi nedostatak vode i elektrolita tokom hipoosmolarne hidratacije davanjem izosmotske ili hipoosmotske tekućine koja sadrži različite elektrolite. Ako je nemoguće unijeti dovoljno vode unutra, neizbježan gubitak vode kroz kožu, pluća i bubrege treba nadoknaditi intravenskom infuzijom 0,9% otopine natrijum hlorida. Ako je nedostatak već nastao, povećajte primijenjenu količinu, ne više od 3 litre dnevno. Hipertonični fiziološki rastvor treba davati samo u izuzetnim slučajevima kada postoje štetne posledice smanjenja koncentracije elektrolita u krvi, ako bubrezi ne zadržavaju natrij i dosta se gubi na druge načine, u protivnom primena viška natrijuma može pogoršati dehidraciju. Kako bi se spriječila hiperkloremična acidoza kada se izlučna funkcija bubrega smanji, racionalno je umjesto natrijevog klorida primijeniti sol mliječne kiseline.

Hiperosmolarna dehidracija razvija se kao rezultat gubitka vode koji premašuje njenu opskrbu i endogenog stvaranja bez gubitka natrijuma. Gubitak vode u ovom obliku nastaje uz mali gubitak elektrolita. To se može javiti kod pojačanog znojenja, hiperventilacije, dijareje, poliurije, ako se izgubljena tečnost ne nadoknađuje pijenjem. Veliki gubitak vode u urinu nastaje takozvanom osmotskom (ili diluentnom) diurezom, kada se kroz bubrege oslobađa mnogo glukoze, uree ili drugih dušičnih supstanci, povećavajući koncentraciju primarnog urina i otežavajući reapsorpciju vode. . Gubitak vode u takvim slučajevima je veći od gubitka natrijuma. Ograničeno davanje vode kod pacijenata sa smetnjama u gutanju, kao i u suzbijanju osjećaja žeđi kod bolesti mozga, u komatoznom stanju, kod starijih osoba, kod nedonoščadi, dojenčadi sa oštećenjem mozga i dr. Kod novorođenčadi na prvom dana života, ponekad se javlja hiperosmolarna eksikoza zbog male konzumacije mlijeka („groznica od žeđi“). Hiperosmolarna dehidracija se mnogo lakše javlja kod dojenčadi nego kod odraslih. Tokom djetinjstva, velike količine vode sa malo ili bez elektrolita mogu se izgubiti kroz pluća tokom groznice, blage acidoze i drugih slučajeva hiperventilacije. Kod dojenčadi se može javiti i nesklad između ravnoteže vode i elektrolita kao rezultat nedovoljno razvijene sposobnosti koncentracije bubrega. Zadržavanje elektrolita se mnogo lakše dešava u djetetovom tijelu, posebno kod predoziranja hipertoničnim ili izotoničnim rastvorom. Kod dojenčadi, minimalno, obavezno izlučivanje vode (putem bubrega, pluća i kože) po jedinici površine je otprilike dvostruko veće nego kod odraslih.

Prevladavanje gubitka vode nad oslobađanjem elektrolita dovodi do povećanja osmotske koncentracije ekstracelularne tečnosti i kretanja vode iz ćelija u ekstracelularni prostor. Zbog toga se zgušnjavanje krvi usporava. Smanjenje volumena ekstracelularnog prostora stimulira lučenje aldosterona. Ovo održava hiperosmolarnost unutrašnje sredine i obnavljanje zapremine tečnosti zbog povećane proizvodnje ADH, koji ograničava gubitak vode kroz bubrege. Hiperosmolarnost ekstracelularne tečnosti takođe smanjuje izlučivanje vode kroz vanbubrežne puteve. Nepovoljan učinak hiperosmolarnosti povezan je sa dehidracijom stanica, što uzrokuje bolan osjećaj žeđi, pojačanu razgradnju proteina i povišenu temperaturu. Gubitak nervnih ćelija dovodi do mentalnih poremećaja (zamućenja svesti) i poremećaja disanja. Dehidraciju hiperosmolarnog tipa prati i smanjenje tjelesne težine, suha koža i sluznice, oligurija, znaci zgušnjavanja krvi i povećanje osmotske koncentracije krvi. Suzbijanje mehanizma žeđi i razvoj umjerene ekstracelularne hiperosmolarnosti u eksperimentu postignuto je injekcijom u suproptična jezgra hipotalamusa kod mačaka i ventromedijalna jezgra kod pacova. Obnavljanje nedostatka vode i izotoničnosti tečnosti ljudskog tijela postiže se uglavnom uvođenjem hipotonične otopine glukoze koja sadrži osnovne elektrolite.

Izotonična dehidracija može se uočiti kod abnormalno povećanog izlučivanja natrijuma, najčešće kod sekrecije žlijezda gastrointestinalnog trakta (izosmolarne sekrecije čiji dnevni volumen iznosi do 65% volumena ukupne ekstracelularne tekućine). Gubitak ovih izotoničnih tečnosti ne dovodi do promene intracelularnog volumena (svi gubici su posledica ekstracelularnog volumena). Njihovi uzroci su opetovano povraćanje, proljev, gubitak kroz fistulu, stvaranje velikih transudata (ascites, pleuralni izljev), gubitak krvi i plazme zbog opekotina, peritonitis, pankreatitis.

Odsjek za biohemiju

Ja odobravam

Glava odjelu prof., doktor medicinskih nauka

Meščaninov V.N.

___''_____________2006

PREDAVANJE br. 25

Tema: Vodeno-solni i mineralni metabolizam

Fakulteti: terapeutsko-preventivni, medicinsko-preventivni, pedijatrijski.

Metabolizam vode i soli– izmjena vode i osnovnih elektrolita organizma (Na+, K+, Ca 2+, Mg 2+, Cl -, HCO 3 -, H 3 PO 4).

Elektroliti– supstance koje se u rastvoru disociraju na anjone i katjone. One se mjere u mol/l.

Neelektroliti– supstance koje se ne disociraju u rastvoru (glukoza, kreatinin, urea). One se mjere u g/l.

Mineralni metabolizam– razmjena bilo kojih mineralnih komponenti, uključujući i one koje ne utiču na osnovne parametre tečnog okruženja u tijelu.

Voda- glavna komponenta svih telesnih tečnosti.

Biološka uloga vode

1. Voda je univerzalni rastvarač za većinu organskih (osim lipida) i neorganskih spojeva.
2. Voda i materije rastvorene u njoj stvaraju unutrašnje okruženje tela.
3. Voda osigurava transport tvari i toplinske energije kroz tijelo.
4. Značajan dio tjelesnih hemijskih reakcija odvija se u vodenoj fazi.
5. Voda učestvuje u reakcijama hidrolize, hidratacije i dehidracije.
6. Određuje prostornu strukturu i svojstva hidrofobnih i hidrofilnih molekula.
7. U kombinaciji sa GAG-ovima, voda obavlja strukturnu funkciju.

OPŠTA SVOJSTVA TJELESNIH TEČNOSTI

Sve tjelesne tečnosti karakterišu zajednička svojstva: zapremina, osmotski pritisak i pH vrednost.

Volume. Kod svih kopnenih životinja, tekućina čini oko 70% tjelesne težine.

Raspodjela vode u tijelu zavisi od starosti, pola, mišićne mase, tipa tijela i količine masti. Sadržaj vode u različitim tkivima je raspoređen na sljedeći način: pluća, srce i bubrezi (80%), skeletni mišići i mozak (75%), koža i jetra (70%), kosti (20%), masno tkivo (10%) . Generalno, mršavi ljudi imaju manje masti i više vode. Kod muškaraca voda čini 60%, kod žena - 50% tjelesne težine. Stariji ljudi imaju više masti i manje mišića. U prosjeku, tijelo muškaraca i žena starijih od 60 godina sadrži 50% i 45% vode, respektivno.

Sa potpunom deprivacijom vode, smrt nastupa nakon 6-8 dana, kada se količina vode u tijelu smanji za 12%.

Sva tjelesna tekućina podijeljena je na intracelularne (67%) i ekstracelularne (33%) bazene.

Ekstracelularni bazen(ekstracelularni prostor) sastoji se od:

1. Intravaskularna tečnost;

2. Intersticijska tečnost (međućelijska);

3. Transcelularna tečnost (tečnost pleuralne, perikardne, peritonealne šupljine i sinovijalnog prostora, cerebrospinalna i intraokularna tečnost, sekret znojnih, pljuvačnih i suznih žlezda, sekret pankreasa, jetre, žučne kese, gastrointestinalnog trakta i respiratornog trakta).

Tečnosti se intenzivno razmenjuju između bazena. Kretanje vode iz jednog sektora u drugi nastaje kada se osmotski tlak promijeni.

Osmotski pritisak - To je pritisak koji stvaraju sve tvari otopljene u vodi. Osmotski pritisak ekstracelularne tečnosti određen je uglavnom koncentracijom NaCl.

Ekstracelularne i intracelularne tečnosti značajno se razlikuju po sastavu i koncentraciji pojedinih komponenti, ali je ukupna ukupna koncentracija osmotski aktivnih supstanci približno ista.

pH– negativni decimalni logaritam koncentracije protona. pH vrednost zavisi od intenziteta stvaranja kiselina i baza u organizmu, njihove neutralizacije puferskim sistemima i uklanjanja iz organizma urinom, izdahnutim vazduhom, znojem i izmetom.

U zavisnosti od karakteristika razmene, pH vrednost može značajno da se razlikuje kako unutar ćelija različitih tkiva, tako iu različitim delovima iste ćelije (u citosolu je kiselost neutralna, u lizosomima i u intermembranskom prostoru mitohondrija je visoko kisela ). U međućelijskoj tekućini različitih organa i tkiva i krvnoj plazmi pH vrijednost je, kao i osmotski tlak, relativno konstantna vrijednost.

REGULACIJA VODNO-SOLI BILANSA TIJELA

U tijelu se ravnoteža vode i soli unutarćelijske sredine održava konstantnošću ekstracelularne tekućine. Zauzvrat, ravnoteža vode i soli ekstracelularne tekućine održava se kroz krvnu plazmu uz pomoć organa i regulira je hormonima.

Organi koji regulišu metabolizam vode i soli

Ulazak vode i soli u organizam odvija se kroz gastrointestinalni trakt, a taj proces kontroliše osjećaj žeđi i apetit za slanom. Bubrezi uklanjaju višak vode i soli iz tijela. Osim toga, vodu iz tijela uklanjaju koža, pluća i gastrointestinalni trakt.

Balans vode u tijelu

Za gastrointestinalni trakt, kožu i pluća, izlučivanje vode je sporedni proces koji nastaje kao rezultat obavljanja njihovih glavnih funkcija. Na primjer, gastrointestinalni trakt gubi vodu kada se neprobavljene tvari, produkti metabolizma i ksenobiotici oslobađaju iz tijela. Pluća gube vodu tokom disanja, a koža tokom termoregulacije.

Promjene u radu bubrega, kože, pluća i gastrointestinalnog trakta mogu dovesti do poremećaja homeostaze vode i soli. Na primjer, u vrućim klimama, za održavanje tjelesne temperature, koža se pojačava znojenjem, a u slučaju trovanja dolazi do povraćanja ili proljeva iz gastrointestinalnog trakta. Kao rezultat povećane dehidracije i gubitka soli u tijelu dolazi do narušavanja ravnoteže vode i soli.

Hormoni koji regulišu metabolizam vode i soli

vazopresin

Antidiuretski hormon (ADH) ili vazopresin- peptid molekulske težine od oko 1100 D, koji sadrži 9 AA povezanih jednim disulfidnim mostom.

ADH se sintetiše u neuronima hipotalamusa i transportuje do nervnih završetaka zadnjeg režnja hipofize (neurohipofize).

Visok osmotski pritisak ekstracelularne tečnosti aktivira osmoreceptore u hipotalamusu, što dovodi do nervnih impulsa koji se prenose u zadnju hipofizu i izazivaju oslobađanje ADH u krvotok.

ADH djeluje preko 2 tipa receptora: V1 i V2.

Glavni fiziološki efekat hormona ostvaruju V 2 receptori, koji se nalaze na ćelijama distalnih tubula i sabirnih kanala, koji su relativno nepropusni za molekule vode.

ADH, preko V 2 receptora, stimuliše sistem adenilat ciklaze, kao rezultat toga, proteini se fosforiliraju, stimulišući ekspresiju gena membranskog proteina - aquaporina-2 . Akvaporin-2 se integriše u apikalnu membranu ćelija, formirajući u njoj vodene kanale. Kroz ove kanale, voda se reapsorbuje iz urina u intersticijski prostor pasivnom difuzijom i urin se koncentriše.

U nedostatku ADH, urin se ne koncentriše (gustina<1010г/л) и может выделяться в очень больших количествах (>20 l/dan), što dovodi do dehidracije organizma. Ovo stanje se zove dijabetes insipidus .

Uzroci nedostatka ADH i dijabetes insipidusa su: genetski defekti u sintezi prepro-ADG u hipotalamusu, defekti u procesuiranju i transportu proADG, oštećenje hipotalamusa ili neurohipofize (na primjer, kao posljedica traumatske ozljede mozga, tumor, ishemija). Nefrogeni dijabetes insipidus nastaje zbog mutacije gena za ADH tip V2 receptora.

V 1 receptori su lokalizovani u membranama SMC krvnih sudova. ADH, preko V 1 receptora, aktivira inozitol trifosfatni sistem i stimuliše oslobađanje Ca 2+ iz ER, što stimuliše kontrakciju vaskularnih SMC. Vazokonstriktorski efekat ADH javlja se pri visokim koncentracijama ADH.