Присущие воде свойства растворителя означают также, что вода служит средой для транспорта различных веществ. Эту роль она выполняет в крови, в лимфатической и экскреторных системах, в пищеварительном тракте.
Суточный водный баланс организма суммарно составляет около 2.5 л и складывается из поступления воды (с питьем и пищей – 2.2 л, образования при обмене веществ – 0.3 л) и выделения воды из организма (с потом – 0.6 л, при дыхании – 0.3 л, с мочой – 1.5 л). При температуре окружающей среды +18 °C потребление воды составляет более 2000 мл/сутки.
Система регуляции обмена воды включает центральное, афферентное и эфферентное звенья. Центральное звено системы контроля обмена воды
– центр жажды. Его нейроны находятся в передней отделе гипоталамуса.
Афферентное звено системы включает чувствительные нервные окончания и нервные волокна от различных органов и тканей (слизистые оболочки полости рта, сосудистого русла, желудка и кишечника, тканей), дистантные рецепторы (зрительные и слуховые). Афферентная импульсация от рецепторов различного типа (хемо-, осмо-, баро-, терморецепторов) поступает к нейронам гипоталамуса. Наиболее важное значение при этом имеют:
– увеличение осмоляльности плазмы крови;
– обезвоживание клеток;
– увеличение уровня ангиотензина II.
Эфферентное звено системы регуляции водного обмена включает почки, потовые железы, кишечник, легкие. Важными регуляторами изменения объема воды в организме являются вещества, регулирующие экскреторную функцию почек (вазопрессин, система «ренин – ангиотензин – альдостерон», натрийуретический фактор).
9. Строение и функции почек. Регуляция почечного кровотока и фильтрации
Почки выполняют 3 основные группы функций: мочеобразовательную, гомеостатическую и эндокринную.
Функциональной структурной единицей почек является нефрон. Это эпителиальная трубка, начинающаяся от почечного тельца и впадающая в собирательную трубку. Почечное тельце включает капиллярный клубочек и окружено двухстенной капсулой (капсула Боумена). Полость капсулы переходит в извитой проксимальный каналец. Далее идет петля Генле, расположенная в мозговом слое паренхимы: прямая часть проксимального канальца является тонким нисходящим отделом петли Генле, а прямая часть дистального канальца является толстым восходящим отделом петли Генле. Прямой дистальный каналец возвращается в корковый слой паренхимы, переходит в извитой дистальный каналец, и через связующий отдел впадает в собирательную трубочку, которая, в, свою очередь, поступает в собирательные протоки.
Кровоснабжение почки происходит за счет хорошо разветвленной сети кровеносных сосудов. Кровь в почку поступает по почечной артерии, которая внутри органа делится на более мелкие артерии, которые, в свою очередь, делятся на приносящие клубочковые артериолы. В почечных тельцах артериолы распадаются на капилляры и образуют капиллярные клубочки почечного тельца. Это первичная капиллярная сеть, в которой в результате фильтрации объём крови уменьшается на 10 %, а объём плазмы на 20 %. В почечных канальцах собирается первичная моча. Из клубочка выходит выносящая клубочковая артерия, которая делится на капилляры, образующие вторичную капиллярную сеть вокруг почечных канальцев. Вторичная капиллярная сеть осуществляет питание паренхимы почки и процессы реабсорбции, т. е. обратной фильтрации первичной мочи почечных канальцев с образованием вторичной, или дефинитивной, мочи, поступающей в собирательные трубочки. Капилляры вторичной сети переходит в венулы. Венулы сливаются в междольковые вены, и далее, соединяясь, эти вены формируют почечную вену, впадающую в нижнюю полую вену.
Мочеобразовательная функция почек. Почки экскретируют (выводят) из организма конечные продукты обмена, посторонние вещества и избыточные соединения. Оттекающие ежесуточно от почек 1.5 л вторичной мочи через мочеотводящие пути выводятся из организма. Именно по отношению к мочеобразовательной функции (точнее по отношению к вторичной, или дефинитивной моче) применяют термин «экскреция». Конечные продукты обмена: мочевина, мочевая кислота, креатинин, продукты превращений билирубина, порфирины, аммиак, полиамины, гормоны и их метаболиты.
В регуляции водного гомеостаза основную роль играют две гормональные системы:
– ренин – ангиотензин – альдостеронновая система (абсорбция NaCl и воды), участвуют почки (синтез ренина), печень (синтез ангиотензиногена), легкие (превращение ангиотензина I в активную форму антгиотензин II), надпочечники (синтез альдостерона),
– система антидиуретического гормона (вазопрессина) (абсорбция свободной воды), участвует головной мозг (секреция вазопрессина в гипоталамусе).
Конечным результатом активности обеих гормональных систем является снижение экскреции (задержка в организме) Na+ и воды.
Важной функцией почек является поддержание гомеостаза: почки отвечают за поддержание постоянства состава и объёма жидкостей организма, электролитов и кислотно-щелочного равновесия.
Кроме того, почки, как и большинство органов в нашем организме, секретируют гормоны, т. е., являются органом не только выделительной, но и эндокринной системы. Почки синтезируют следующие гормоны:
– Системные (поступающие в системный кровоток):
– эритропоэтин (стимуляция эритропоэза);
– кальцитриол (регуляция обмена кальция и фосфатов);
– ренин, принимающий участие в образовании ангиотензинов (регуляция артериального давления и объёма жидкости).
– Локальные гормоны (изменяющие просвет кровеносных сосудов, и тем самым участвующих в регуляции почечного кровотока).
Регуляция почечного кровотока и фильтрации происходит за счет авторегуляции (миогенный ответ гладкомышечных клеток приносящих артериол и канальцево-клубочковая обратная связь), а также за счет эффектов большого количества веществ, изменяющих сосудистый тонус (как сосудосуживающих, так и сосудорасширяющих).
10. Строение и функции органов дыхания. Строение аэрогематического барьера. Газообмен в альвеолах. Перфузионные процессы
Аппарат дыхания состоит из дыхательных путей, респираторного отдела лёгких, грудной клетки (включая её костно-хрящевой каркас и нервномышечную систему), сосудистой системы лёгких, а также нервных центров регуляции дыхания. Органы дыхания выполняют несколько функций:
– внешнее дыхание,
– терморегуляция,
– выделение,
– обоняние,
– голосообразование,
– защитная функция,
– метаболическая функция.
Внешнее дыхание – это поступление газов (вдох) и отведение воздуха (выдох) из внешней среды по дыхательным путям к респираторному отделу лёгких и двусторонняя диффузия газов через аэрогематический барьер. Функция внешнего дыхания осуществляется путем переноса газов по воздухоносным путям (за счет работы дыхательных мышц, обеспечивающих снижение воздушного давления в грудной клетке) к респираторному отделу легких. Здесь путём диффузии осуществляется перенос газов к респираторной поверхности альвеол и газообмен через аэрогематический барьер (т. е. между полостью альвеол и кровью, находящейся в кровеносных капиллярах межальвеолярных перегородок). Аэрогематический барьер состоит из нескольких структур: альвеолярные клетки I типа (0.2 мкм), общая базальная мембрана (0.1 мкм), уплощённая часть эндотелиальной клетки капилляра (0.2 мкм). Минимальная толщина аэрогематического барьера составляет 0.5 мкм. Реально в состав барьера входят выстилающая альвеолярную поверхность плёнка сурфактанта и межклеточное вещество между базальными мембранами альвеолоцитов и капилляров, что увеличивает путь газообмена до нескольких микрометров. Сурфактант – эмульсия фосфолипидов, белков и углеводов. Сурфактант содержит ряд уникальных белков, способствующих адсорбции на границе двух фаз (газа и жидкости). Часть белков сурфактанта участвуют в местных иммунных реакциях, опосредуя фагоцитоз.
Легочная вентиляция (вентиляция воздухоносных путей) осуществляется только во время вдоха. Альвеолярная вентиляция происходит постоянно, путем диффузии газов по градиенту их парциальных давлений. Этот градиент может быть увеличен за счет 1)повышения скорости вентиляции воздухоносных путей, 2)ускорении кровотока по капиллярам малого круга кровообращения и 3)повышении связывания кислорода гемоглобином (и соответствующего снижения напряжения растворенного кислорода в крови).
Процесс, в ходе которого дезоксигенированная кровь лёгочных артерий проходит через лёгкие и оксигенируется, называется перфузией. Кровоснабжение лёгких осуществляется из двух источников – лёгочных артерий лёгочного ствола, начинающегося от правого желудочка (малый круг кровообращения) и бронхиальных артерий (ветви грудной части аорты, большой круг кровообращения). Лёгочные артерии содержат дезоксигенированную венозную кровь, их разветвления следуют вместе с разветвлениями воздухоносных путей и распадаются на капилляры межальвеолярных перегородок. После газообмена кровь собирается в бассейн лёгочных вен. Бронхиальные артерии содержат оксигенированную кровь, кровоснабжают по преимуществу проводящие воздухоносные пути. Венозная кровь оттекает в бассейн лёгочных вен и в значительно меньшей степени в непарную вену.