Выделение

Выделение

Под выделение понимают освобождение организма от конечных продуктов обмена, чужеродных веществ, вредных продуктов, токсинов, лекарственных веществ и др. В результате обмена веществ в организме образуются конечные продукты, которые не могут дальше использоваться организмом и поэтому должны удаляться из него. Часть этих продуктов является токсичными для органов выделения, поэтому в организме сформировались механизмы, направленные на превращение этих вредных веществ в безвредные или менее вредные для организма. К органам выделения относятся: почки, легкие, желудочно-кишечный тракт, потовые железы. Выделительные органы выполняют следующие функции:

• удаление продуктов обмена;

• участие в поддержании постоянства внутренней среды организма.

Участие органов выделения в поддержании водно-солевого баланса

Вода в организме выполняет важные функции:

• она создает среду, в которой протекают все метаболические процессы;

• является частью структуры клетки (связанная вода).

Организм человека на 65-70% состоит из воды, т. е. у человека весом 70 кг в организме находится около 45 л воды. Из этого количества 32 л составляет внутриклеточная вода, которая участвует в построении структуры клеток; 13 л - внеклеточная вода, из которой 4,5 л составляет кровь и 8,5 л межклеточная жидкость.

Организм постоянно теряет воду. Через почки в сутки выводится около 1,5 л воды, которая разводит вредные вещества и тем самым уменьшает их токсическое действие. С потоотделением воды теряется около 0,5 л в сутки. Выдыхаемый воздух насыщен водяными парами и в таком виде удаляется 0,35 л воды. С конечными продуктами переваривания пищи удаляется около 0,15 л воды. Таким образом, всего за сутки удаляется около 2,5 л воды. Для сохранения баланса должно поступать в организм такое же количество воды. С продуктами питания и питьем поступает около 2 л воды и 0,5 л воды образуется в организме в результате обменных процессов (обменная вода), т. е. приход воды также равен 2,5 л.

О нарушении водного баланса организма сигнализирует субъективное чувство жажды. Жажда возникает при недостаточном поступлении воды в организм или при избыточном ее выделении (усиленное потоотделение, диспепсии), а также при избыточном поступлении минеральных солей, т. е. при повышении осмотического давления крови.

Выделительная функция желудочно-кишечного тракта

Выделительная функция пищеварительного тракта сводится не только к удалению непереваренных остатков пищи, но рассматривается значительно шире. Так, например, со слюной удаляются азотистые шлаки, особенно у больных нефритом. При нарушении тканевого дыхания недоокисленные продукты сложных органических веществ также появляются в слюне. При отравлениях у больных с симптомами уремии наблюдается гиперсаливация (усиленное слюноотделение), которую в определенной степени можно рассматривать как дополнительный выделительный механизм. .

Через слизистую оболочку желудка выделяются некоторые красители (например, метиленовый синий или конгорот), что используется для диагностики заболеваний желудка при одновременной гастроскопии. Кроме того, через слизистую желудка удаляются соли тяжелых металлов, лекарственные и другие вещества.

Поджелудочная железа и кишечные железы так же экскретируют пурины и лекарственные вещества, соли тяжелых металлов.

Выделительная функция легких

Легкие с выдыхаемым воздухом удаляют такие конечные продукты как углекислый газ и воду. Кроме того через альвеолы легких удаляется большинство ароматических эфиров. Через легкие удаляются так же сивушные масла, что используется для диагностики алкогольного опьянения - с помощью специального индикатора проводится реакция с сивушными маслами.

Выделительная функция кожи

Сальные железы при нормальном функционировании организма не выделяют конечных продуктов обмена. Секрет сальных желез служит для смазывания кожи жиром. Выделительная функция молочных желез проявляется в период лактации. Поэтому при попадании в организм матери токсических и лекарственных веществ, эфирных масел и т. д. они выделяются с молоком и могут оказывать воздействие на организм ребенка.

Собственно выделительными органами кожи являются потовые железы, которые удаляют конечные продукты обмена и тем самым участвуют в поддержании многих констант внутренней среды организма. С потом из организма удаляется вода, соли, молочная и мочевая кислоты, мочевина, креатинин и др.

Выделительная функция почек

Почки являются главными выделительными органами. Им принадлежит ведущая роль и в поддержании гомеостаза.

Функции почек многообразны. Они принимают участие в регуляции:

• объема крови и других жидкостей внутренней среды;

• постоянства осмотического давления крови и других жидкостей организма;

• ионного состава жидкостей внутренней среды;

• кислотно-основного равновесия;

• экскреции конечных продуктов азотистого обмена;

• экскреции избытка органических веществ, поступающих с пищей или образовавшихся в процессе метаболизма (например, глюкозы, аминокислот);

• метаболизма белков, жиров и углеводов;

• артериального давления;

• эритропоэза;

• свертывания крови;

• секреции ферментов и физиологически активных веществ (ренина, брадикинина, простагландинов, витамина D3 и др.).

Методы изучения функции почек. Для изучения функции почек большое значение сыграли методы исследования процесса мочеобразования у животных в условиях, близких к естественным. Этому во многом способствовал разработанный метод наложения фистулы мочевого пузыря, усовершенствованный , который предложил способ раздельного выведения через кожу живота отверстий обоих мочеточников.

Важную роль в изучении процессов мочеобразования играет метод микропункции и микроперфузии различных компонентов нефрона. В настоящее время с помощью этого метода в сочетании с микроэлектродной техникой исследуется роль каждого из отделов нефрона в мочеобразовании, а также механизм транспорта различных веществ через мембраны клеток канальцев.

При исследовании функционального состояния почек производят сопоставление концентрации веществ в крови и в моче, что дает возможность количественно оценить состояние основных процессов, лежащих в основе мочеобразования. Для этих целей применяются методы, основанные на принципе очищения-сравнении концентрации вещества в плазме крови и в конечной моче. Для изучения роли почек в синтезе новых соединений производят сопоставление состава крови почечной артерии и вены.

Изменение функциональных особенностей отдельных участков почечных канальцев с помощью электронной микроскопии, цитохимии, биохимии и электрофизиологии дает возможность изучить механизм функционирования почечной клетки и определить ее роль в выполнении различных функций почки.

Структурно-функциональной единицей почки является нефрон, так как в нем осуществляются все процессы мочеобразования. В каждой почке человека содержится около 1 млн нефронов.

Каждый нефрон начинается двустенной капсулой, внутри которой находится сосудистый клубочек (сеть анастомозирующих между собой капилляров приносящей артериолы). Капсула состоит из двух листков, между которыми образуется полость, переходящая в просвет проксимального канальца. Последний состоит из проксимального извитого и проксимального прямого канальцев, составляющих проксимальный сегмент нефрона. Отличительной особенностью клеток этого сегмента является наличие щеточной каемки, состоящей из микроворсинок, представляющих собой выросты цитоплазмы, окруженные мембраной. Следующий отдел нефрона - петля нефрона (петля Генле) состоящий из тонкой нисходящей части, которая может глубоко спускаться в мозговое вещество, где она образует петлю и поворачивает на 180о в сторону коркового вещества почки в виде восходящей тонкой, переходящей в толстую часть петли нефрона. Восходящий отдел петли нефрона поднимается до уровня своего же клубочка, где начинается дистальный извитой каналец, который переходит в короткий связующий канадец, соединяющий нефрон с собирательными трубками. Собирательные трубки начинаются в корковом веществе почки, сливаясь они образуют более крупные выводные протоки, которые проходят через мозговое вещество и впадают в полость почечной чашки, которые в свою очередь, открываются в почечную лоханку.

Кровоснабжение почки. В обычных условиях через почки проходит около 1/4 объема крови, выбрасываемого сердцем. В корковом веществе почки кровоток достигает 4-5 мл/мин на 1 г ткани - это самый высокий уровень органного кровотока. Особенностью почечного кровотока является то, что кровоток почки остается постоянным при изменении в широких пределах системного артериального давления. Это обеспечивается специальными механизмами саморегуляции кровообращения в почке.

Процесс мочеобразования

Образование конечной мочи является результатом трех процессов: фильтрации, реабсорбции и секреции.

Клубочковая фильтрация. Образование мочи в почках начинается с фильтрации плазмы крови в почечных клубочках. На пути фильтрации воды и низкомолекулярных компонентов плазмы имеют место три барьера:

• эндотелий капилляров клубочка;

• базальная мембрана;

• внутренний листок капсулы клубочка.

При нормальной скорости кровотока крупные молекулы белка образуют барьерный слой на поверхности пор эндотелия, препятствуя прохождению через них форменных элементов и мелкодисперсных белков. Низкомолекулярные компоненты плазмы крови могут свободно достигать базальной мембраны, которая является одной из важнейших составных частей фильтрующей мембраны клубочка. Поры базальной мембраны ограничивают прохождение молекул в зависимости от их размера, формы и заряда. Следовательно, такой многослойный фильтр обеспечивает сохранение форменных элементов и белков в крови, и образование практически безбелкового ультрафильтрата - первичной мочи.

Канальцевая реабсорбция. Под реабсорбцией понимают обратное всасывание из первичной мочи в кровь воды и некоторых веществ, необходимых для организма. В почках человека за сутки образуется 150-180 л фильтрата или первичной мочи. Конечной или вторичной мочи выделяется 1,0-1,5 л, остальная жидкая часть всасывается в канальцах и собирательных трубках. Обратное всасывание различных веществ осуществляется за счет активного и пассивного транспорта. Если вещество реабсорбируется против концентрационного и электрохими

Реабсорбция веществ в различных отделах нефрона неодинакова. В проксимальном сегменте нефрона из ультрафильтрата в обычных условиях полностью реабсорбируются глюкоза, аминокислоты, витамины, белки, микроэлементы, значительное количество натрия и хлора и многие другие вещества. В последующих отделах нефрона реабсорбируются только ионы и вода

Для характеристики реабсорбции различных веществ в почечных канальцах имеет значение представление о пороге выведения, т. е. той концентрации вещества в крови, при которой оно не может быть полностью реабсорбировано и появляется в конечной моче. Практически все вещества, имеющие важное значение для организма, имеют порог выведения. Эти вещества называются пороговыми. Примером порогового вещества является глюкоза, она полностью реабсорбируется если ее концентрация в плазме крови меньше или равна 10 ммоль/л. При увеличении концентрации глюкозы в крови сверх указанной величины определенная ее часть выделяется с мочой, наступает глюкозурия - появление глюкозы в моче.

Непороговые вещества полностью выделяются с мочой при любой их концентрации в крови. Примером непороговых веществ является полисахарид инулин и сульфаты.

Канальцевая секреция. Канальцевая секреция выражается прежде всего в том, что эпителиальные клетки нефрона захватывают некоторые вещества из крови и интерстициальной жидкости и переносящих в просвет канальцев. Секреция позволяет быстро экскретировать органические кислоты, основания и ионы.

Регуляция деятельности почек

Нервная регуляция. Почки являются одним из важных исполнительных органов в системе различных рефлексов, регулирующих постоянство внутренней среды организма. Нервная система оказывает влияние на все процессы мочеобразования - фильтрацию, реабсорбцию и секрецию.

Раздражение симпатических волокон, иннервирующих почки, приводит к сужению кровеносных сосудов в почках. Сужение приносящих артериол сопровождается уменьшением давления крови в клубочках и уменьшением величины фильтрации. При сужении выносящих артериол фильтрационное давление повышается и фильтрация увеличивается. Симпатические влияния стимулируют реабсорбцию натрия.

Парасимпатические влияния активируют реабсорбцию глюкозы и секрецию органических кислот.

Гуморальная регуляция. Гуморальной регуляции деятельности почек принадлежит ведущая роль. В целом перестройка деятельности почек, ее приспособление к непрерывно меняющимся условиям существования выделяется преимущественно влияниями различных гормонов: антидиуретического гормона (АДГ), альдостерона, паратгормона, тироксина и многих других, из них наиболее важными являются первые два.

Антидиуретический гормон, как уже отмечалось выше, усиливает реабсорбцию воды и тем самым уменьшает диурез (отсюда и его название). Это имеет важное значение для поддержания константы осмотического давления крови. При повышении осмотического давления повышается секреция АДГ и это приводит к отделению концентрированной мочи, что освобождает организм от избытка солей с минимальными потерями воды. Уменьшение осмотического давления крови приводит к снижению секреции АДГ и, следовательно, к выделению более жидкой мочи и освобождению организма от излишков воды.

Уровень секреции АДГ зависит не только от активности осморецепторов, но и от активности волюморецепторов, которые реагируют на изменение объема внутрисосудйстой и внеклеточной жидкости.

Гормон альдостерон увеличивает реабсорбцию ионов натрия и секрецию калия клетками почечных канальцев. Из внеклеточной жидкости этот гормон проникает через базальную плазматическую мембрану в цитоплазму клетки, соединяется с рецептором и этот комплекс поступает в ядро, где образуется новый комплекс альдостерона со стереоспецифичным для него хроматином. Увеличение секреции ионов калия под влиянием альдостерона не связано с активацией белоксинтезирующего аппарата клетки. Альдостерон повышает калиевую проницаемость апикальной мембраны клетки и тем самым увеличивает поступление ионов калия в мочу. Альдостерон уменьшает реабсорбцию кальция и магния в проксимальных отделах канальцев.