Решение задачи по физиологии выделения

Вот ответы на вопросы из практического занятия по физиологии выделения, оформленные так, чтобы их было удобно переписать в тетрадь. Практическое занятие № 15 (8 часов) ФИЗИОЛОГИЯ ВЫДЕЛЕНИЯ ЦЕЛЬ: изучить особенности расположения и функционирования потовых желёз, провести исследование потоотделения по Минору. ВОПРОСЫ ДЛЯ ПОДГОТОВКИ К ЗАНЯТИЮ 1. Структуры и функции выделительной системы организма человека. Выделительная система человека состоит из следующих органов: * Почки: парные органы, расположенные в поясничной области. Основная функция – образование мочи, фильтрация крови, удаление продуктов обмена веществ, поддержание водно-солевого баланса и кислотно-щелочного равновесия. * Мочеточники: две трубки, отходящие от почек и ведущие к мочевому пузырю. Их функция – транспорт мочи из почек в мочевой пузырь. * Мочевой пузырь: полый мышечный орган, служащий для накопления мочи. * Мочеиспускательный канал (уретра): трубка, по которой моча выводится из мочевого пузыря наружу. * Также к выделительной системе относят кожу (потовые железы), лёгкие (выделение углекислого газа и воды) и желудочно-кишечный тракт (выведение непереваренных остатков пищи и некоторых продуктов обмена). 2. Выделение воды из организма. Вода выводится из организма несколькими путями: * Почки: с мочой (основной путь). * Кожа: с потом (при потоотделении). * Лёгкие: с выдыхаемым воздухом в виде водяных паров. * Кишечник: с калом. Объём выделяемой воды регулируется нервной и гуморальной системами для поддержания водного баланса. 3. Выделение из организма липидов. Липиды (жиры) в норме не выделяются из организма в значительном количестве. Они являются важным источником энергии и строительным материалом. Однако, некоторые продукты метаболизма липидов могут выводиться: * С желчью в кишечник (например, холестерин). * В небольших количествах с кожным салом. Нарушения обмена липидов могут приводить к их накоплению или изменению состава в крови и тканях. 4. Строение, иннервация и функции потовых желёз разного типа. Существует два основных типа потовых желёз: * Экриновые потовые железы: * Строение: простые трубчатые железы, расположенные по всему телу, особенно много на ладонях, подошвах и лбу. Выводной проток открывается непосредственно на поверхность кожи. * Иннервация: симпатическая нервная система, преимущественно холинергические волокна (выделяют ацетилхолин). * Функции: терморегуляция (охлаждение тела за счёт испарения пота), выведение воды, солей, мочевины и других продуктов обмена. * Апокриновые потовые железы: * Строение: более крупные железы, расположенные в подмышечных впадинах, паховой области, вокруг сосков и ануса. Выводной проток открывается в волосяной фолликул. * Иннервация: симпатическая нервная система, преимущественно адренергические волокна (выделяют норадреналин). * Функции: начинают функционировать в период полового созревания. Выделяют густой, богатый органическими веществами секрет, который при разложении бактериями придаёт поту характерный запах. Их функция связана с феромонами и индивидуальным запахом. 5. Функции лёгких как органа выделения. Лёгкие являются важным органом выделения, выводящим из организма: * Углекислый газ (\(\text{CO}_2\)): конечный продукт клеточного дыхания. * Водяные пары: значительное количество воды теряется с выдыхаемым воздухом. * Некоторые летучие вещества: например, пары алкоголя, ацетон при кетоацидозе. 6. Мочевина: синтез, функции, внутрипочечный кругооборот. * Синтез: Мочевина синтезируется в печени в ходе орнитинового цикла (цикла мочевины) из аммиака (\(\text{NH}_3\)), который образуется при распаде аминокислот. Аммиак токсичен, и его превращение в мочевину является способом детоксикации. * Функции: Мочевина является основным конечным продуктом белкового обмена, выводимым почками. Она играет важную роль в поддержании осмотического давления в мозговом веществе почек, что необходимо для концентрирования мочи. * Внутрипочечный кругооборот: Мочевина свободно фильтруется в клубочках. В проксимальных канальцах часть мочевины реабсорбируется. В петле Генле и собирательных трубках её реабсорбция регулируется. Часть мочевины, реабсорбированная из собирательных трубок, поступает в интерстиций мозгового вещества почки, создавая там высокую концентрацию. Это способствует реабсорбции воды из собирательных трубок и концентрированию мочи. Затем эта мочевина снова поступает в петлю Генле, замыкая кругооборот. 7. Ренин-ангиотензин-альдостероновая система: функции в почках. Ренин-ангиотензин-альдостероновая система (РААС) играет ключевую роль в регуляции артериального давления, объёма крови и водно-солевого баланса. * Функции в почках: * Ренин, фермент, вырабатываемый юкстагломерулярными клетками почек в ответ на снижение артериального давления, объёма крови или концентрации натрия. * Ренин превращает ангиотензиноген (белок плазмы) в ангиотензин I. * Ангиотензин I превращается в ангиотензин II (мощный вазоконстриктор) с помощью ангиотензинпревращающего фермента (АПФ), который находится в лёгких и других тканях. * Ангиотензин II вызывает сужение кровеносных сосудов, повышая артериальное давление. * Ангиотензин II стимулирует секрецию альдостерона надпочечниками. * Альдостерон увеличивает реабсорбцию натрия и воды в дистальных канальцах и собирательных трубках почек, что приводит к увеличению объёма крови и повышению артериального давления. * Ангиотензин II также напрямую влияет на почки, вызывая сужение афферентных и эфферентных артериол, что влияет на клубочковую фильтрацию. 8. Гормоны в контроле фильтрации, кровообращения и объёма диуреза в почках. Несколько гормонов регулируют почечные функции: * Антидиуретический гормон (АДГ, вазопрессин): вырабатывается гипоталамусом и выделяется задней долей гипофиза. Увеличивает проницаемость собирательных трубок и дистальных канальцев для воды, что приводит к реабсорбции воды и уменьшению объёма мочи (концентрирование мочи). * Альдостерон: вырабатывается корой надпочечников. Увеличивает реабсорбцию натрия и секрецию калия в дистальных канальцах и собирательных трубках, что приводит к задержке воды и увеличению объёма крови. * Предсердный натрийуретический пептид (ПНП): вырабатывается предсердиями сердца в ответ на растяжение (увеличение объёма крови). Увеличивает выведение натрия и воды почками (натрийурез и диурез), снижает артериальное давление. * Паратиреоидный гормон (ПТГ): регулирует обмен кальция и фосфатов. Увеличивает реабсорбцию кальция и снижает реабсорбцию фосфатов в почках. * Кальцитонин: снижает уровень кальция в крови, увеличивая его выведение почками. * Простагландины: влияют на почечный кровоток и клубочковую фильтрацию. 9. Роль почки в осморегуляции и волюморегуляции. * Осморегуляция: Почки поддерживают постоянство осмотического давления плазмы крови, регулируя выведение воды и растворённых веществ. Они способны выделять как сильно разбавленную, так и сильно концентрированную мочу, в зависимости от потребностей организма. Основную роль в этом играет АДГ и механизм противоточно-множительной системы. * Волюморегуляция: Почки регулируют объём внеклеточной жидкости (и, следовательно, объём крови) путём изменения выведения натрия и воды. При увеличении объёма крови почки усиливают выведение натрия и воды, а при уменьшении – задерживают их. В этом процессе участвуют РААС, АДГ, ПНП. 10. Осмотически свободная вода: механизм образования, клиническое значение. * Механизм образования: Осмотически свободная вода – это объём воды, который выводится почками сверх того объёма, который необходим для выведения растворённых веществ. Она образуется в результате разделения воды и растворённых веществ в почечных канальцах. В восходящей части петли Генле происходит активный транспорт ионов натрия и хлора из канальца в интерстиций, при этом эта часть петли непроницаема для воды. В результате моча становится гипотоничной, а интерстиций – гипертоничным. Затем, в собирательных трубках, под действием АДГ, вода реабсорбируется из гипотоничной мочи в гипертонический интерстиций, оставляя концентрированную мочу. Если АДГ отсутствует или его действие подавлено, вода не реабсорбируется, и выделяется большое количество разбавленной мочи, содержащей много осмотически свободной воды. * Клиническое значение: Измерение клиренса осмотически свободной воды позволяет оценить способность почек разбавлять или концентрировать мочу, что важно для диагностики нарушений водного баланса, таких как несахарный диабет (нарушение выработки или действия АДГ) или синдром неадекватной секреции АДГ. 11. Цель закисления вторичной мочи, экскретируемой почкой. Основная цель закисления вторичной мочи (конечной мочи) – поддержание кислотно-щелочного равновесия в организме. Почки выводят избыток ионов водорода (\(\text{H}^+\)) и реабсорбируют бикарбонат (\(\text{HCO}_3^-\)), тем самым регулируя pH крови. Закисление мочи позволяет эффективно выводить кислые продукты обмена веществ, образующиеся в процессе метаболизма. 12. Функции ренин-ангиотензин-альдостероновой системы, вазопрессина, кортизола и натрийуретических пептидов в почках. * Ренин-ангиотензин-альдостероновая система (РААС): * Ренин: инициирует РААС, повышает артериальное давление. * Ангиотензин II: мощный вазоконстриктор, стимулирует секрецию альдостерона, влияет на почечный кровоток и клубочковую фильтрацию. * Альдостерон: увеличивает реабсорбцию натрия и воды, секрецию калия, повышает объём крови и артериальное давление. * Вазопрессин (АДГ): увеличивает реабсорбцию воды в собирательных трубках и дистальных канальцах, концентрирует мочу, уменьшает диурез. * Кортизол: гормон коры надпочечников. Влияет на водно-солевой обмен, усиливая реабсорбцию натрия и воды в почках, хотя его эффект слабее, чем у альдостерона. Также влияет на клубочковую фильтрацию и почечный кровоток. * Натрийуретические пептиды (например, предсердный натрийуретический пептид – ПНП): вырабатываются в ответ на увеличение объёма крови. Увеличивают выведение натрия и воды почками (натрийурез и диурез), снижают артериальное давление, подавляют секрецию ренина и альдостерона. 13. Роль почек в обеспечении гомеостаза кальция и фосфатов в плазме крови. Почки играют центральную роль в регуляции уровня кальция и фосфатов в крови, взаимодействуя с гормонами: * Кальций: Почки реабсорбируют большую часть фильтрованного кальция. Паратиреоидный гормон (ПТГ) увеличивает реабсорбцию кальция в дистальных канальцах. Витамин D (активная форма 1,25-дигидроксихолекальциферол, который также образуется в почках) способствует всасыванию кальция в кишечнике и его реабсорбции в почках. * Фосфаты: Почки являются основным путём выведения фосфатов. ПТГ снижает реабсорбцию фосфатов в проксимальных канальцах, увеличивая их выведение с мочой. 14. Противоточно-поворотная множительная система почек. Механизм концентрирования мочи. * Противоточно-поворотная множительная система – это уникальный механизм в почках, который позволяет создавать и поддерживать градиент осмотического давления в мозговом веществе почки, необходимый для концентрирования мочи. Она включает в себя петлю Генле (противоточно-поворотный механизм) и прямые сосуды (vasa recta, противоточный обменник). * Механизм концентрирования мочи: 1. Петля Генле: * Нисходящая часть: проницаема для воды, но малопроницаема для солей. Моча, проходя по ней, теряет воду в гипертонический интерстиций и становится более концентрированной. * Восходящая часть: непроницаема для воды, но активно реабсорбирует ионы натрия, хлора и калия из мочи в интерстиций. В результате моча становится гипотоничной, а интерстиций мозгового вещества – гипертоничным. Этот процесс "умножает" градиент концентрации. 2. Прямые сосуды (vasa recta): расположены параллельно петлям Генле. Они действуют как противоточный обменник, поддерживая градиент осмотического давления в интерстиции, не вымывая растворённые вещества. Кровь, протекающая по vasa recta, обменивается водой и солями с интерстицием, сохраняя его гипертоничность. 3. Собирательные трубки: проходят через гипертоническое мозговое вещество. Под действием АДГ их стенки становятся проницаемыми для воды. Вода выходит из собирательных трубок в гипертонический интерстиций, что приводит к концентрированию мочи. Мочевина также реабсорбируется из собирательных трубок в интерстиций, усиливая его гипертоничность. УМЕТЬ ИСПОЛЬЗОВАТЬ И ОБЪЯСНЯТЬ ТЕРМИНЫ: * Выделение: процесс удаления из организма конечных продуктов обмена веществ, избытка воды, солей и чужеродных соединений. * Диурез: объём мочи, выделяемой за определённый промежуток времени (обычно за сутки). * Диурез разведения: выделение большого объёма мочи с низкой осмотической концентрацией (разбавленной мочи), что происходит при избытке воды в организме или при нарушении способности почек концентрировать мочу. * Клиренс (коэффициент очищения): показатель, характеризующий объём плазмы крови, который полностью очищается почками от определённого вещества за единицу времени. Выражается в \(\text{мл/мин}\). Формула клиренса: \(C = \frac{U \cdot V}{P}\), где \(U\) – концентрация вещества в моче, \(V\) – объём мочи за единицу времени, \(P\) – концентрация вещества в плазме. * Мальпигиев клубочек (почечное тельце): структурно-функциональная единица почки, состоящая из клубочка капилляров (гломерулы) и окружающей его капсулы Шумлянского-Боумена. Здесь происходит ультрафильтрация крови и образование первичной мочи. * Нефрон: структурно-функциональная единица почки, состоящая из почечного тельца (мальпигиева клубочка), проксимального канальца, петли Генле, дистального канальца и собирательной трубки. В нефроне происходит образование мочи. * Реабсорбционная фаза мочеобразования: вторая фаза мочеобразования, следующая за фильтрацией. В этой фазе происходит обратное всасывание (реабсорбция) воды, ионов, глюкозы, аминокислот и других полезных веществ из первичной мочи обратно в кровь в почечных канальцах. * Фильтрационная фаза мочеобразования: первая фаза мочеобразования, происходящая в мальпигиевом клубочке. В этой фазе плазма крови (за исключением белков и форменных элементов) фильтруется из капилляров клубочка в капсулу Шумлянского-Боумена, образуя первичную мочу. * Экскреты: продукты обмена веществ, которые выводятся из организма.