Izmjena vode i soli. Biohemija bubrega i urina

Jedna od najčešće poremećenih vrsta metabolizma u patologiji je vodeno-sol. Povezan je sa stalnim kretanjem vode i minerala iz spoljašnje sredine tela u unutrašnju, i obrnuto.

U tijelu odrasle osobe voda čini 2/3 (58-67%) tjelesne težine. Otprilike polovina njegovog volumena koncentrirana je u mišićima. Potreba za vodom (čovjek dnevno prima do 2,5-3 litre tekućine) pokriva se njenim unosom u obliku pića (700-1700 ml), pripremljene vode koja je dio hrane (800-1000 ml) i voda, nastala u organizmu tokom metabolizma - 200--300 ml (pri sagorevanju 100 g masti, proteina i ugljenih hidrata nastaje 107,41 i 55 g vode, respektivno). Endogena voda se sintetiše u relativno velikoj količini kada se aktivira proces oksidacije masti, što se opaža kod različitih, prvenstveno dugotrajnih stresnih stanja, ekscitacije simpatičko-nadbubrežnog sistema, rasterećene dijetetske terapije (često se koristi za lečenje gojaznih pacijenata).

Zbog stalno nastalih obaveznih gubitaka vode, unutrašnji volumen tečnosti u tijelu ostaje nepromijenjen. Ovi 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, što uvelike ovisi o količini otrova koji se uklanjaju iz tijela.

Uloga vode u životnim procesima je veoma raznolika. Voda je rastvarač mnogih jedinjenja, direktna komponenta brojnih fizičko-hemijskih i biohemijskih transformacija, transporter endo- i egzogenih supstanci. Osim toga, obavlja mehaničku funkciju, slabi trenje ligamenata, mišića, hrskavičnih površina zglobova (time olakšava njihovu pokretljivost), te je uključen u termoregulaciju. Voda održava homeostazu, koja zavisi od veličine osmotskog pritiska plazme (izoosmija) i zapremine tečnosti (izovolemija), funkcionisanja mehanizama za regulaciju kiselo-baznog stanja, pojave procesa koji obezbeđuju konstantnost temperature (izotermija).

U ljudskom organizmu voda postoji u tri osnovna fizička i 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 odraslog čovjeka težine 70 kg, zapremina slobodne vode i vode vezane hidrofilnim koloidima iznosi približno 60% tjelesne težine, tj. 42 l. Ovu tečnost predstavlja intracelularna voda (čini 28 litara, ili 40% telesne težine), koja čini unutarćelijski sektor, i ekstracelularna voda (14 litara, ili 20% telesne težine) koja čini ekstracelularni sektor. Sastav potonjeg uključuje intravaskularnu (intravaskularnu) tekućinu. Ovaj intravaskularni sektor formiraju plazma (2,8 l), koja čini 4-5% tjelesne težine, i limfa.

Intersticijska voda uključuje odgovarajuću međućelijsku vodu (slobodnu međućelijsku tečnost) i organizovanu ekstracelularnu tečnost (koja čini 15--16% telesne težine, ili 10,5 litara), tj. voda ligamenata, tetiva, fascije, hrskavice itd. Osim toga, ekstracelularni sektor uključuje vodu koja se nalazi u nekim šupljinama (abdominalne i pleuralne šupljine, perikard, zglobovi, moždane komore, 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 odjelima, već se stalno kreće, neprestano se razmjenjujući s drugim sektorima tekućine i s vanjskim okruženjem. Kretanje vode je uglavnom zbog oslobađanja probavnih sokova. Dakle, sa pljuvačkom, sa sokom gušterače, oko 8 litara vode dnevno se šalje u crijevnu cijev, ali se ta voda praktično ne gubi zbog apsorpcije u donjim dijelovima probavnog trakta.

Vitalni elementi se dijele na makronutrijente (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 u tijelu mogu pohraniti mnogi elementi, odstupanje od dnevne norme se na vrijeme nadoknađuje. Kalcijum u obliku apatita se skladišti u koštanom tkivu, jod se skladišti kao deo tireoglobulina u štitnoj žlezdi, gvožđe se skladišti u sastavu feritina i hemosiderina u koštanoj srži, slezeni i jetri. Jetra služi kao skladište za mnoge elemente u tragovima.

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, po pravilu, zavisi od metaboličkih zahteva organizma, au nekim slučajevima i od sastava namirnica. Kalcijum se može smatrati primerom uticaja sastava hrane. Apsorpciju Ca2+ jona pospješuju mliječna i limunska kiselina, dok fosfatni joni, oksalatni ion 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 monotone prehrane, poremećaja probavljivosti, raznih bolesti. Nedostatak kalcijuma može nastati tokom trudnoće, kao i kod rahitisa ili osteoporoze. Nedostatak hlora nastaje zbog velikog gubitka Cl-iona uz jako povraćanje.

Zbog nedovoljnog sadržaja joda u prehrambenim proizvodima, nedostatak joda i gušavost postali su uobičajeni u mnogim dijelovima srednje Evrope. Nedostatak magnezijuma može nastati zbog dijareje ili zbog monotone prehrane kod alkoholizma. Nedostatak elemenata u tragovima u tijelu često se manifestira kršenjem hematopoeze, odnosno anemijom.

Posljednja kolona navodi funkcije koje u tijelu obavljaju ovi minerali. Iz podataka u tabeli može se vidjeti da gotovo svi makronutrijenti funkcionišu u organizmu kao strukturne komponente i elektroliti. Signalne funkcije obavljaju jod (kao dio jodotironina) i kalcij. Većina elemenata u tragovima su kofaktori proteina, uglavnom enzima. U kvantitativnom smislu, u tijelu prevladavaju 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 (PNF).

ADH, ili vazopresin, je peptid od 9 aminokiselina povezan jednim disulfidnim mostom. Sintetizira se kao prohormon u hipotalamusu, zatim se prenosi na nervne završetke stražnje hipofize, odakle se uz odgovarajuću stimulaciju izlučuje u krvotok. Kretanje duž aksona povezano je sa specifičnim proteinom nosačem (neurofizinom)

Stimulus koji uzrokuje lučenje ADH je povećanje koncentracije natrijevih jona i povećanje osmotskog tlaka ekstracelularne tekućine.

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 koncentrisan i može se izlučiti u količinama većim od 20 litara dnevno (norma 1-1,5 litara dnevno).

Postoje dvije vrste receptora za ADH, V1 i V2. V2 receptor se nalazi samo na površini bubrežnih epitelnih ćelija. 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 osiguravaju selektivnu propusnost ćelijske membrane za vodu. Molekuli vode slobodno difundiraju u ćelije bubrežnih tubula, a zatim ulaze u intersticijski prostor. Kao rezultat, voda se reapsorbuje iz bubrežnih tubula. Receptori tipa V1 su lokalizirani u glatkim mišićnim membranama. Interakcija ADH sa V1 receptorom dovodi do aktivacije fosfolipaze C, koja hidrolizuje fosfatidilinozitol-4,5-bifosfat sa formiranjem IP-3. IF-3 izaziva oslobađanje Ca2+ iz endoplazmatskog retikuluma. Rezultat djelovanja hormona preko V1 receptora je kontrakcija glatkih mišićnih slojeva krvnih žila.

Nedostatak ADH uzrokovan disfunkcijom zadnje hipofize, kao i poremećaj hormonskog signalnog sistema, može dovesti do razvoja dijabetesa insipidusa. Glavna manifestacija dijabetesa insipidusa je poliurija, tj. izlučivanje velike količine urina niske gustine.

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

Sintezu i lučenje aldosterona ćelijama glomerularne zone stimulišu angiotenzin II, ACTH, prostaglandin E. Ovi procesi se takođe aktiviraju pri visokoj koncentraciji K+ i niskoj koncentraciji Na+.

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

U stanicama bubrežnih tubula aldosteron stimulira sintezu proteina koji obavljaju različite funkcije. Ovi proteini mogu: a) povećati aktivnost natrijumovih kanala u ćelijskoj membrani distalnih bubrežnih tubula, čime se olakšava transport jona natrijuma iz urina u ćelije; b) biti enzimi TCA ciklusa i, stoga, povećati sposobnost Krebsovog ciklusa da generiše ATP molekule neophodne za aktivni transport jona; c) aktivirati rad pumpe K+, Na+ -ATPaze i stimulisati sintezu novih pumpi. Ukupni rezultat djelovanja proteina induciranog 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. Lokalizacija ovih stanica čini ih posebno osjetljivim na promjene krvnog tlaka. Smanjenje krvnog tlaka, gubitak tekućine ili krvi, 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, izaziva sužavanje arteriola, što dovodi do povećanja krvnog pritiska i izaziva žeđ. Angiotenzin II aktivira sintezu i lučenje aldosterona kroz inozitol fosfatni sistem.

PNP je peptid od 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, ubrzan rad srca, povišeni nivoi kateholamina i glukokortikoida u krvi.

Glavni ciljni organi PNP su bubrezi i periferne arterije.

Mehanizam djelovanja PNP-a ima niz karakteristika. PNP receptor plazma membrane je protein sa aktivnošću gvanilat ciklaze. Receptor ima strukturu domena. Ligand-vezujuća domena je lokalizirana u ekstracelularnom prostoru. U odsustvu PNP, intracelularni domen PNP receptora je u fosforilisanom stanju i neaktivan je. Kao rezultat vezivanja PNP za receptor, aktivnost gvanilat ciklaze receptora se povećava i ciklički GMP se formira iz GTP. Kao rezultat djelovanja PNP-a, inhibira se stvaranje i lučenje renina i aldosterona. Ukupni učinak PNP djelovanja je povećanje izlučivanja Na+ i vode i smanjenje krvnog tlaka.

PNP se obično smatra fiziološkim antagonistom angiotenzina II, jer pod njegovim utjecajem ne dolazi do sužavanja lumena krvnih žila i (regulacijom lučenja aldosterona) zadržavanja natrijuma, već, naprotiv, do vazodilatacije i gubitka soli.

Regulacija metabolizma vode vrši se neurohumoralnim putem, posebno različitim dijelovima centralnog nervnog sistema: moždanom korom, diencefalonom i produženom moždinom, simpatičkim i parasimpatičkim ganglijama. Mnoge endokrine žlezde su takođe uključene. Efekat hormona u ovom slučaju je da menjaju propusnost ćelijskih membrana za vodu, obezbeđujući njeno oslobađanje ili resorpciju.Potreba organizma za vodom se reguliše žeđom. Već kod prvih znakova zgušnjavanja krvi javlja se žeđ kao posljedica refleksnog pobuđivanja pojedinih dijelova moždane kore. Voda koja se konzumira u ovom slučaju apsorbira se kroz crijevni zid, a njen višak ne uzrokuje razrjeđivanje krvi. . Od krv, brzo prelazi u međućelijske prostore rastresitog vezivnog tkiva, jetre, kože itd. Ova tkiva služe kao depo vode u organizmu.Pojedini katjoni imaju određeni uticaj na unos i oslobađanje vode iz tkiva. Na + joni doprinose vezivanju proteina koloidnim česticama, ioni K+ i Ca 2+ stimulišu oslobađanje vode iz organizma.

Dakle, vazopresin neurohipofize (antidiuretski hormon) potiče resorpciju vode iz primarnog urina, smanjujući izlučivanje potonjeg iz tijela. Hormoni kore nadbubrežne žlijezde – aldosteron, deoksikortikosterol – doprinose zadržavanju natrijuma u organizmu, a budući da katjoni natrijuma povećavaju hidrataciju tkiva, u njima se zadržava i voda. Ostali hormoni stimulišu oslobađanje vode od strane bubrega: tiroksin je hormon štitne žlezde, paratiroidni hormon je paratiroidni hormon, androgeni i estrogeni su hormoni polnih žlezda. Hormoni štitne žlezde stimulišu oslobađanje vode kroz znojne žlezde. Količina vode u tkiva, prvenstveno slobodna, povećava se kod bolesti bubrega, poremećene funkcije kardiovaskularnog sistema, kod proteinskog gladovanja, kod poremećene funkcije jetre (ciroza). Povećanje sadržaja vode u međućelijskom prostoru dovodi do edema. Nedovoljno stvaranje vazopresina dovodi do povećanja diureze, do bolesti dijabetesa insipidus. Dehidracija tijela se također opaža s nedovoljnim stvaranjem aldosterona u korteksu nadbubrežne žlijezde.

Voda i materije rastvorene u njoj, uključujući i mineralne soli, stvaraju unutrašnju sredinu tela, čija svojstva ostaju konstantna ili se menjaju na pravilan način kada se promeni funkcionalno stanje organa i ćelija.Glavni parametri tečnog okruženja tela su osmotski pritisak,pH I volumen.

Osmotski pritisak ekstracelularne tečnosti u velikoj meri zavisi od soli (NaCl), koja se u ovoj tečnosti nalazi u najvećoj koncentraciji. Stoga je glavni mehanizam regulacije osmotskog tlaka povezan s promjenom brzine oslobađanja ili vode ili NaCl, uslijed čega se mijenja koncentracija NaCl u tkivnim tekućinama, što znači da se mijenja i osmotski tlak. Regulacija volumena se događa istovremenom promjenom brzine oslobađanja i vode i NaCl. Osim toga, mehanizam žeđi reguliše unos vode. Regulacija pH se postiže selektivnim izlučivanjem kiselina ili alkalija u urinu; pH urina, ovisno o tome, može varirati od 4,6 do 8,0. Patološka stanja kao što su dehidracija tkiva ili edem, povećanje ili smanjenje krvnog tlaka, šok, acidoza i alkaloza povezana su s narušavanjem homeostaze vode i soli.

Regulacija osmotskog pritiska i zapremine ekstracelularne tečnosti. Izlučivanje vode i NaCl putem bubrega regulirano je antidiuretskim hormonom i aldosteronom.

Antidiuretski hormon (vazopresin). Vasopresin se sintetiše u neuronima hipotalamusa. Osmoreceptori hipotalamusa stimuliraju oslobađanje vazopresina iz sekretornih granula uz povećanje osmotskog tlaka tkivne tekućine. Vasopresin povećava brzinu reapsorpcije vode iz primarnog urina i na taj način smanjuje diurezu. Urin postaje koncentrisaniji. Na taj način antidiuretski hormon održava potrebnu količinu tečnosti u tijelu bez utjecaja na količinu oslobođenog NaCl. Osmotski pritisak ekstracelularne tečnosti se smanjuje, odnosno eliminiše se stimulans koji je izazvao oslobađanje vazopresina.U nekim bolestima koje oštećuju hipotalamus ili hipofizu (tumori, povrede, infekcije), sinteza i lučenje vazopresina se smanjuje i razvija dijabetes insipidus.

Osim što smanjuje diurezu, vazopresin uzrokuje i sužavanje arteriola i kapilara (otuda i naziv), a samim tim i povećanje krvnog tlaka.

Aldosteron. Ovaj steroidni hormon se proizvodi u korteksu nadbubrežne žlijezde. Sekrecija se povećava sa smanjenjem koncentracije NaCl u krvi. U bubrezima aldosteron povećava stopu reapsorpcije Na+ (i sa njim C1) u tubulima nefrona, što uzrokuje zadržavanje NaCl u tijelu. Time se eliminiše stimulus koji je izazvao lučenje aldosterona, a prekomerno lučenje aldosterona dovodi do prekomernog zadržavanja NaCl i povećanja osmotskog pritiska ekstracelularne tečnosti. A to služi kao signal za oslobađanje vazopresina, koji ubrzava reapsorpciju vode u bubrezima. Kao rezultat toga, i NaCl i voda se akumuliraju u tijelu; volumen ekstracelularne tekućine se povećava uz održavanje normalnog osmotskog tlaka.

Sistem renin-angiotenzin. Ovaj sistem služi kao glavni mehanizam za regulaciju lučenja aldosterona; o tome zavisi i lučenje vazopresina Renin je proteolitički enzim koji se sintetiše u jukstaglomerularnim ćelijama koje okružuju aferentnu arteriolu bubrežnog glomerula.

Renin-angiotenzin sistem igra važnu ulogu u obnavljanju volumena krvi, koji se može smanjiti kao rezultat krvarenja, obilnog povraćanja, dijareje (proljeva) i znojenja. Vazokonstrikcija pod dejstvom angiotenzina II igra ulogu hitne mere za održavanje krvnog pritiska. Tada se voda i NaCl koji dolaze s pićem i hranom zadržavaju u tijelu u većoj mjeri nego što je to normalno, čime se osigurava vraćanje volumena krvi i pritiska. Nakon toga renin prestaje da se oslobađa, regulatorne supstance koje su već prisutne u krvi se uništavaju i sistem se vraća u prvobitno stanje.

Značajno smanjenje volumena cirkulirajuće tekućine može uzrokovati opasno kršenje dotoka krvi u tkiva prije nego što regulatorni sistemi vrate pritisak i volumen krvi. Istovremeno, poremećene su funkcije svih organa, a prije svega mozga; dolazi do stanja koje se zove šok. U nastanku šoka (kao i edema) značajnu ulogu ima promjena normalne distribucije tekućine i albumina između krvotoka i međućelijskog prostora.Vazopresin i aldosteron učestvuju u regulaciji ravnoteže vode i soli, djelujući na nivou tubula nefrona - mijenjaju brzinu reapsorpcije primarnih komponenti urina.

Metabolizam vode i soli i lučenje probavnih sokova. Količina dnevnog lučenja svih probavnih žlijezda je prilično velika. U normalnim uslovima, voda ovih tečnosti se reapsorbuje u crevima; obilno povraćanje i dijareja mogu uzrokovati značajno smanjenje volumena ekstracelularne tekućine i dehidraciju tkiva. Značajan gubitak tekućine s probavnim sokovima podrazumijeva povećanje koncentracije albumina u krvnoj plazmi i međućelijskoj tekućini, budući da se albumin ne izlučuje sa tajnama; iz tog razloga raste osmotski pritisak međućelijske tečnosti, voda iz ćelija počinje da prelazi u međućelijsku tečnost, a funkcije ćelije su poremećene. Visok osmotski tlak ekstracelularne tekućine također dovodi do smanjenja ili čak prestanka proizvodnje urina. , a ako se voda i soli ne dovode izvana, životinja razvija komu.

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 šefa odjel _______________________________________________

Odobreno na MK medicinsko-bioloških i farmaceutskih fakulteta

Projekat br. _____ od _______________2004

predsjedavajući________________________________________________

Izmjena vode i soli

Jedna od najčešće poremećenih vrsta metabolizma u patologiji je vodeno-sol. Povezan je sa stalnim kretanjem vode i minerala iz spoljašnje sredine tela u unutrašnju, i obrnuto.

U tijelu odrasle osobe voda čini 2/3 (58-67%) tjelesne težine. Otprilike polovina njegovog volumena koncentrirana je u mišićima. Potreba za vodom (čovjek dnevno prima do 2,5-3 litre tekućine) pokriva se njenim unosom u obliku pića (700-1700 ml), pripremljene vode koja je dio hrane (800-1000 ml) i voda koja se formira u organizmu tokom metabolizma - 200-300 ml (pri sagorevanju 100 g masti, proteina i ugljenih hidrata nastaje 107,41 i 55 g vode, respektivno). Endogena voda se sintetiše u relativno velikoj količini kada se aktivira proces oksidacije masti, što se opaža kod različitih, prvenstveno dugotrajnih stresnih stanja, ekscitacije simpatičko-nadbubrežnog sistema, rasterećene dijetetske terapije (često se koristi za lečenje gojaznih pacijenata).

Zbog stalno nastalih obaveznih gubitaka vode, unutrašnji volumen tečnosti u tijelu ostaje nepromijenjen. Ovi 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, što uvelike ovisi o količini otrova koji se uklanjaju iz tijela.

U tijelu odraslog čovjeka težine 70 kg, zapremina slobodne vode i vode vezane hidrofilnim koloidima iznosi približno 60% tjelesne težine, tj. 42 l. Ovu tečnost predstavlja unutarćelijska voda (čini 28 litara, ili 40% tjelesne težine), koja je unutarćelijski sektor, i ekstracelularne vode (14 l, ili 20% tjelesne težine), koja se formira ekstracelularnog sektora. Sastav potonjeg uključuje intravaskularnu (intravaskularnu) tekućinu. Ovaj intravaskularni sektor formiraju plazma (2,8 l), koja čini 4-5% tjelesne težine, i limfa.

Intersticijska voda uključuje odgovarajuću međućelijsku vodu (slobodnu međućelijsku tečnost) i organizovanu ekstracelularnu tečnost (koja čini 15-16% telesne težine, odnosno 10,5 litara), tj. voda ligamenata, tetiva, fascije, hrskavice itd. Osim toga, ekstracelularni sektor uključuje vodu koja se nalazi u nekim šupljinama (abdominalne i pleuralne šupljine, perikard, zglobovi, moždane komore, očne komore itd.), kao i u gastrointestinalnom traktu. Tečnost ovih šupljina ne učestvuje aktivno u metaboličkim procesima.

Vitalni elementi se dijele na makronutrijenti(dnevne potrebe >100 mg) i elementi u tragovima(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 sadržaja minerala u tijelu odrasle osobe (na osnovu težine od 65 kg). Prosječno dnevno Potreba za odraslom osobom za ovim elementima data je u koloni 4. Kod djece i žena tokom trudnoće i dojenja, kao i kod pacijenata, potreba za elementima u tragovima je obično veća.

Budući da se u tijelu mogu pohraniti mnogi elementi, odstupanje od dnevne norme se na vrijeme nadoknađuje. Kalcijum u obliku apatita se skladišti u koštanom tkivu, jod se skladišti kao tireoglobulin u štitnoj žlezdi, gvožđe se skladišti kao feritin i hemosiderin u koštanoj srži, slezeni i jetri. Jetra služi kao skladište za mnoge elemente u tragovima.

Metabolizam minerala kontrolišu hormoni. Ovo 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, po pravilu, zavisi od metaboličkih zahteva organizma, au nekim slučajevima i od sastava namirnica. Kalcijum se može smatrati primerom uticaja sastava hrane. Apsorpciju Ca 2+ jona pospješuju mliječna i limunska kiselina, dok fosfatni joni, oksalat ion i fitinska kiselina inhibiraju apsorpciju kalcija zbog kompleksiranja i stvaranja slabo topljivih soli (fitin).

Nedostatak minerala- pojava nije tako rijetka: javlja se iz raznih razloga, na primjer, zbog jednolične prehrane, poremećaja 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.

Posljednja kolona navodi funkcije koje u tijelu obavljaju ovi minerali. Iz tabele se vidi da skoro sve makronutrijenti funkcioniraju u tijelu kao strukturne komponente i elektroliti. Signalne funkcije obavljaju jod (kao dio jodotironina) i kalcij. Većina elemenata u tragovima su kofaktori proteina, uglavnom enzima. U kvantitativnom smislu, u tijelu prevladavaju proteini koji sadrže željezo hemoglobin, mioglobin i citokrom, kao i više od 300 proteina koji sadrže cink.

Tabela 1

Slične informacije.

Značenje predmeta: Voda i tvari otopljene u njoj stvaraju unutrašnje okruženje tijela. Najvažniji 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 tkiva. Glavni hormoni uključeni u finu regulaciju metabolizma vode i soli i djeluju na distalne tubule i sabirne kanale bubrega: antidiuretski hormon, aldosteron i natriuretski faktor; renin-angiotenzin sistem bubrega. Upravo u bubrezima dolazi do konačnog formiranja sastava i volumena urina, što osigurava regulaciju i postojanost unutrašnjeg okruženja. Bubrezi se odlikuju intenzivnim energetskim metabolizmom, koji je povezan s potrebom za aktivnim transmembranskim transportom značajnih količina supstanci prilikom stvaranja urina.

Biohemijska analiza urina daje ideju o funkcionalnom stanju bubrega, metabolizmu u različitim organima i tijelu u cjelini, pomaže u razjašnjavanju prirode patološkog procesa i omogućava procjenu učinkovitosti liječenja. .

Svrha lekcije: proučavati karakteristike parametara metabolizma vode i soli i mehanizme njihove regulacije. Osobine metabolizma u bubrezima. Naučite kako provesti i procijeniti biohemijsku analizu urina.

Učenik mora znati:

1. Mehanizam stvaranja urina: glomerularna filtracija, reapsorpcija i sekrecija.

2. Karakteristike vodenih odjeljaka tijela.

3. Glavni parametri tečnog medijuma tela.

4. Šta osigurava konstantnost parametara intracelularne tečnosti?

5. Sistemi (organi, supstance) koji obezbeđuju postojanost vanćelijske tečnosti.

6. Faktori (sistemi) koji obezbeđuju osmotski pritisak ekstracelularne tečnosti i njegovu regulaciju.

7. Faktori (sistemi) koji obezbeđuju konstantnost zapremine ekstracelularne tečnosti i njenu regulaciju.

8. Faktori (sistemi) koji osiguravaju postojanost kiselinsko-baznog stanja ekstracelularne tečnosti. Uloga bubrega u ovom procesu.

9. Osobine metabolizma u bubrezima: visoka metabolička aktivnost, početna faza sinteze kreatina, uloga intenzivne glukoneogeneze (izoenzima), aktivacija vitamina D3.

10. Opšta svojstva urina (dnevna količina - diureza, gustina, boja, providnost), hemijski sastav urina. Patološke komponente urina.

Učenik mora biti sposoban da:

1. Provesti kvalitativno određivanje glavnih komponenti urina.

2. Procijeniti biohemijsku analizu urina.

Učenik mora dobiti ideju:

O nekim patološkim stanjima praćenim promjenama biohemijskih parametara urina (proteinurija, hematurija, glukozurija, ketonurija, bilirubinurija, porfirinurija) .

Informacije iz osnovnih disciplina neophodne za proučavanje teme:

1. Građa bubrega, nefron.

2. Mehanizmi stvaranja urina.

Zadaci za samoobuku:

Proučite gradivo teme u skladu sa ciljnim pitanjima („učenik treba da zna“) i pismeno obavite sljedeće zadatke:

1. Pogledajte tok histologije. Zapamtite strukturu nefrona. Obratite pažnju na proksimalni tubul, distalni uvijeni tubul, sabirni kanal, vaskularni glomerul, jukstaglomerularni aparat.

2. Pogledajte kurs normalne fiziologije. Zapamtite mehanizam stvaranja urina: filtracija u glomerulima, reapsorpcija u tubulima sa stvaranjem sekundarnog urina i sekrecije.

3. Regulacija osmotskog pritiska i zapremine ekstracelularne tečnosti povezana je sa regulacijom, uglavnom, sadržaja jona natrijuma i vode u ekstracelularnoj tečnosti.

Navedite hormone uključene u ovaj propis. Opišite njihov učinak prema shemi: uzrok lučenja hormona; ciljni organ (ćelije); mehanizam njihovog djelovanja u ovim stanicama; krajnji efekat njihovog delovanja.

Testirajte svoje znanje:

A. Vasopresin(sve tačno osim jednog):

A. sintetizira se u neuronima hipotalamusa; b. izlučuje se s povećanjem osmotskog tlaka; V. povećava brzinu reapsorpcije vode iz primarnog urina u bubrežnim tubulima; g. povećava reapsorpciju natrijumovih jona u bubrežnim tubulima; e. smanjuje osmotski pritisak e. urin postaje koncentrisaniji.

B. Aldosteron(sve tačno osim jednog):

A. sintetizira se u korteksu nadbubrežne žlijezde; b. izlučuje se kada se koncentracija natrijevih iona u krvi smanji; V. u bubrežnim tubulima povećava reapsorpciju natrijevih jona; d. urin postaje koncentrisaniji.

e. Glavni mehanizam za regulisanje sekrecije je arenin-angiotenzivni sistem bubrega.

B. Natriuretski faktor(sve tačno osim jednog):

A. sintetizira se u bazama ćelija atrija; b. stimulans sekrecije - povišen krvni pritisak; V. poboljšava sposobnost filtriranja glomerula; d) povećava stvaranje mokraće; e. Urin postaje manje koncentrisan.

4. Nacrtajte dijagram koji ilustruje ulogu renin-angiotenzivnog sistema u regulaciji lučenja aldosterona i vazopresina.

5. Konstantnost acido-bazne ravnoteže ekstracelularne tečnosti održavaju puferski sistemi krvi; promjena plućne ventilacije i brzine izlučivanja kiselina (H+) putem bubrega.

Zapamtite pufer sisteme krvi (bazni bikarbonat)!

Testirajte svoje znanje:

Hrana životinjskog porijekla je kisele prirode (uglavnom zbog fosfata, za razliku od hrane biljnog porijekla). Kako će se promijeniti pH urina kod osobe koja koristi uglavnom hranu životinjskog porijekla:

A. bliže pH 7,0; b.pn oko 5.; V. pH oko 8,0.

6. Odgovorite na pitanja:

A. Kako objasniti visok udio kiseonika koji troše bubrezi (10%);

B. Visok intenzitet glukoneogeneze;

B. Uloga bubrega u metabolizmu kalcijuma.

7. Jedan od glavnih zadataka nefrona je reapsorbirati korisne tvari iz krvi u pravoj količini i ukloniti krajnje produkte metabolizma iz krvi.

Napravite sto Biohemijski pokazatelji urina:

Rad u gledalištu.

Laboratorijski radovi:

Provesti niz kvalitativnih reakcija u uzorcima urina različitih pacijenata. Na osnovu rezultata biohemijske analize doneti zaključak o stanju metaboličkih procesa.

pH određivanje.

Napredak rada: 1-2 kapi urina se nanese na sredinu indikatorskog papira, a promjenom boje jedne od obojenih traka, koja se poklapa sa bojom kontrolne trake, pH urina koji se proučava odlučan. Normalan pH 4,6 - 7,0

2. Kvalitativna reakcija na protein. Normalan urin ne sadrži proteine (količine u tragovima se ne otkrivaju normalnim reakcijama). U nekim patološkim stanjima, protein se može pojaviti u urinu - proteinurija.

Napredak: U 1-2 ml mokraće dodati 3-4 kapi sveže pripremljenog 20% rastvora sulfasalicilne kiseline. U prisustvu proteina pojavljuje se bijeli talog ili zamućenost.

3. Kvalitativna reakcija na glukozu (Fehlingova reakcija).

Napredak rada: Dodajte 10 kapi Fehlingovog reagensa u 10 kapi urina. Zagrijte do ključanja. U prisustvu glukoze pojavljuje se crvena boja. Uporedite rezultate sa normom. Normalno, količine glukoze u tragovima u urinu se ne otkrivaju kvalitativnim reakcijama. Normalno nema glukoze u urinu. U nekim patološkim stanjima glukoza se pojavljuje u urinu. glikozurija.

Određivanje se može izvršiti pomoću test trake (indikator papira) /

Detekcija ketonskih tijela

Napredak rada: Kap urina, kap 10% rastvora natrijum hidroksida i kap sveže pripremljenog 10% rastvora natrijum nitroprusida naneti na predmetno staklo. Pojavljuje se crvena boja. Sipajte 3 kapi koncentrirane sirćetne kiseline - pojavljuje se boja trešnje.

Normalno, ketonska tijela su odsutna u urinu. U nekim patološkim stanjima, ketonska tijela se pojavljuju u urinu - ketonurija.

Sami rješavajte probleme, odgovorite na pitanja:

1. Osmotski pritisak ekstracelularne tečnosti je povećan. Opišite, u dijagramskom obliku, slijed događaja koji će dovesti do njegovog smanjenja.

2. Kako će se promijeniti proizvodnja aldosterona ako prekomjerna proizvodnja vazopresina dovede do značajnog smanjenja osmotskog tlaka.

3. Navedite redoslijed događaja (u obliku dijagrama) usmjerenih na obnavljanje homeostaze uz smanjenje koncentracije natrijum hlorida u tkivima.

4. Pacijent ima dijabetes melitus, koji je praćen ketonemijom. Kako će glavni sistem pufera krvi - bikarbonati - reagirati na promjene u acidobaznoj ravnoteži? Koja je uloga bubrega u oporavku KOS-a? Da li će se pH urina promeniti kod ovog pacijenta.

5. Sportista, koji se priprema za takmičenje, prolazi intenzivan trening. Kako promijeniti brzinu glukoneogeneze u bubrezima (argumentirajte odgovor)? Da li je moguće promijeniti pH urina kod sportiste; opravdati odgovor)?

6. Pacijent ima znakove metaboličkog poremećaja u koštanom tkivu, što utiče i na stanje zuba. Nivo kalcitonina i paratiroidnog hormona je unutar fiziološke norme. Pacijent prima vitamin D (kolekalciferol) u potrebnim količinama. Pogodite mogući uzrok metaboličkog poremećaja.

7. Razmotrite standardni obrazac "Opšta analiza urina" (Tjumenska državna medicinska akademija multidisciplinarna klinika) i bude u stanju da objasni fiziološku ulogu i dijagnostičku vrednost biohemijskih komponenti urina utvrđenih u biohemijskim laboratorijama. Zapamtite da su biohemijski parametri urina normalni.

GOUVPO UGMA Federalne agencije za zdravstvo i socijalni razvoj

Odsjek za biohemiju

TEČAJ PREDAVANJA

ZA OPĆU BIOHEMIJU

Modul 8. Biohemija metabolizma vode i soli i kiselo-baznog stanja

Ekaterinburg,

PREDAVANJE #24

Tema: Vodeno-solni i mineralni metabolizam

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

Izmjena 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.

Razmjena minerala- izmjena bilo koje mineralne komponente, uključujući i one koje ne utječu na glavne parametre tečnog medija u tijelu.

Voda- glavna komponenta svih telesnih tečnosti.

Biološka uloga vode

Voda je univerzalni rastvarač za većinu organskih (osim lipida) i neorganskih spojeva.
Voda i tvari otopljene u njoj stvaraju unutrašnje okruženje tijela.
Voda obezbeđuje transport materija i toplotne energije kroz telo.
Značajan dio hemijskih reakcija organizma odvija se u vodenoj fazi.
Voda je uključena u reakcije hidrolize, hidratacije, dehidracije.
Određuje prostornu strukturu i svojstva hidrofobnih i hidrofilnih molekula.
U kompleksu sa GAG-om, voda obavlja strukturnu funkciju.

OPŠTA SVOJSTVA TELESNIH TEČNOSTI

Volume. Kod svih kopnenih životinja, tekućina čini oko 70% tjelesne težine. Raspodjela vode u organizmu zavisi od starosti, pola, mišićne mase,... Sa potpunom deprivacijom vode, smrt nastupa nakon 6-8 dana, kada se količina vode u organizmu smanji za 12%.

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.

Tijela koja reguliraju metabolizam vode i soli

Unos vode i soli u organizam odvija se kroz gastrointestinalni trakt, a ovaj proces kontroliše žeđ i apetit za soli. Uklanjanje viška vode i soli iz organizma obavljaju bubrezi. Osim toga, vodu iz tijela uklanjaju koža, pluća i gastrointestinalni trakt.

Ravnoteža vode u organizmu

Promjene u radu bubrega, kože, pluća i gastrointestinalnog trakta mogu dovesti do narušavanja homeostaze vode i soli. Na primjer, u vrućim klimama, za održavanje…

Hormoni koji regulišu metabolizam vode i soli

Antidiuretski hormon (ADH), ili vazopresin, je peptid molekulske težine oko 1100 D, koji sadrži 9 AA povezanih jednim disulfidom... ADH se sintetiše u neuronima hipotalamusa, prenosi do nervnih završetaka... Visok osmotski pritisak ekstracelularne tečnosti aktivira osmoreceptore hipotalamusa, što rezultira ...

Sistem renin-angiotenzin-aldosteron

Renin

Renin- proteolitički enzim koji proizvode jukstaglomerularne stanice smještene duž aferentnih (dovodnih) arteriola bubrežnog tjelešca. Sekrecija renina je stimulirana padom tlaka u aferentnim arteriolama glomerula, uzrokovanim smanjenjem krvnog tlaka i smanjenjem koncentracije Na+. Lučenje renina je također olakšano smanjenjem impulsa iz atrijalnih i arterijskih baroreceptora kao rezultat smanjenja krvnog tlaka. Angiotenzin II, visoki krvni pritisak, inhibira lučenje renina.

U krvi renin djeluje na angiotenzinogen.

Angiotenzinogen- α 2 -globulin, od 400 AA. Stvaranje angiotenzinogena se dešava u jetri i stimulisano je glukokortikoidima i estrogenima. Renin hidrolizira peptidnu vezu u molekuli angiotenzinogena, odvajajući od nje N-terminalni dekapeptid - angiotenzin I bez biološke aktivnosti.

Pod dejstvom enzima koji konvertuje antiotenzin (ACE) (karboksidipeptidil peptidaze) endotelnih ćelija, pluća i krvne plazme, 2 AA se uklanjaju sa C-terminusa angiotenzina I i formiraju angiotenzin II (oktapeptid).

Angiotenzin II

Angiotenzin II funkcionira kroz inozitol trifosfatni sistem stanica glomerularne zone kore nadbubrežne žlijezde i SMC. Angiotenzin II stimuliše sintezu i lučenje aldosterona ćelijama glomerularne zone kore nadbubrežne žlezde. Visoke koncentracije angiotenzina II uzrokuju jaku vazokonstrikciju perifernih arterija i povećavaju krvni tlak. Osim toga, angiotenzin II stimulira centar za žeđ u hipotalamusu i inhibira lučenje renina u bubrezima.

Angiotenzin II se hidrolizira aminopeptidazama u angiotenzin III (heptapeptid, sa aktivnošću angiotenzina II, ali sa 4 puta nižom koncentracijom), koji se zatim hidrolizira angiotenzinazama (proteazama) u AA.

Aldosteron

Sintezu i lučenje aldosterona stimulišu angiotenzin II, niska koncentracija Na+ i visoka koncentracija K+ u krvnoj plazmi, ACTH, prostaglandini... Aldosteronski receptori su lokalizovani kako u jezgru tako i u citosolu ćelije. ... Kao rezultat, aldosteron stimulira reapsorpciju Na+ u bubrezima, što uzrokuje zadržavanje NaCl u tijelu i povećava ...

Šema regulacije metabolizma vode i soli

Uloga RAAS sistema u nastanku hipertenzije

Hiperprodukcija RAAS hormona uzrokuje povećanje volumena cirkulirajuće tekućine, osmotskog i arterijskog tlaka, te dovodi do razvoja hipertenzije.

Do povećanja renina dolazi, na primjer, kod ateroskleroze bubrežnih arterija, koja se javlja kod starijih osoba.

hipersekrecija aldosterona hiperaldosteronizam nastaje kao rezultat nekoliko razloga.

uzrok primarnog hiperaldosteronizma (Connov sindrom ) kod oko 80% pacijenata postoji adenom nadbubrežne žlijezde, u ostalim slučajevima - difuzna hipertrofija stanica glomerularne zone koje proizvode aldosteron.

Kod primarnog hiperaldosteronizma višak aldosterona povećava reapsorpciju Na+ u bubrežnim tubulima, što služi kao stimulans za lučenje ADH i zadržavanje vode u bubrezima. Osim toga, pojačano je izlučivanje iona K+, Mg 2+ i H+.

Kao rezultat, razviti: 1). hipernatremija koja uzrokuje hipertenziju, hipervolemiju i edem; 2). hipokalijemija koja dovodi do slabosti mišića; 3). nedostatak magnezijuma i 4). blaga metabolička alkaloza.

Sekundarni hiperaldosteronizam mnogo češći od originala. Može biti povezano sa zatajenjem srca, hroničnom bolešću bubrega i tumorima koji luče renin. Pacijenti imaju povišene nivoe renina, angiotenzina II i aldosterona. Klinički simptomi su manje izraženi nego kod primarne aldosteroneze.

METABOLIZAM KALCIJUMA, MAGNEZIJA, FOSFORA

Funkcije kalcijuma u organizmu:

Intracelularni medijator brojnih hormona (inositol trifosfatni sistem);
Učestvuje u stvaranju akcionih potencijala u nervima i mišićima;
Učestvuje u zgrušavanju krvi;
Pokreće mišićnu kontrakciju, fagocitozu, lučenje hormona, neurotransmitera itd.;
Učestvuje u mitozi, apoptozi i nekrobiozi;
Povećava propusnost ćelijske membrane za jone kalijuma, utiče na provodljivost natrijuma ćelija, rad jonskih pumpi;
Koenzim nekih enzima;

Funkcije magnezijuma u organizmu:

Koenzim je mnogih enzima (transketolaza (PFS), glukoza-6f dehidrogenaza, 6-fosfoglukonat dehidrogenaza, glukonolakton hidrolaza, adenilat ciklaza itd.);
Neorganska komponenta kostiju i zuba.

Funkcije fosfata u tijelu:

Neorganska komponenta kostiju i zuba (hidroksiapatit);
Dio je lipida (fosfolipidi, sfingolipidi);
Uključeno u nukleotide (DNK, RNA, ATP, GTP, FMN, NAD, NADP, itd.);
Pruža razmjenu energije od. formira makroergijske veze (ATP, kreatin fosfat);
Dio je proteina (fosfoproteina);
Uključeno u ugljene hidrate (glukoza-6f, fruktoza-6f, itd.);
Reguliše aktivnost enzima (reakcije fosforilacije/defosforilacije enzima, deo je inozitol trifosfata - komponenta inozitol trifosfatnog sistema);
Učestvuje u katabolizmu supstanci (reakcija fosforolize);
Reguliše KOS od. formira fosfatni pufer. Neutralizira i uklanja protone u urinu.

Raspodjela kalcijuma, magnezijuma i fosfata u organizmu

Tijelo odrasle osobe sadrži oko 1 kg fosfora: Kosti i zubi sadrže 85% fosfora; Ekstracelularna tečnost - 1% fosfora. U serumu... Koncentracija magnezija u krvnoj plazmi je 0,7-1,2 mmol/l.

Razmjena kalcijuma, magnezijuma i fosfata u organizmu

Uz hranu dnevno, kalcijum treba snabdjeti - 0,7-0,8 g, magnezijum - 0,22-0,26 g, fosfor - 0,7-0,8 g. Kalcijum se slabo apsorbuje 30-50%, fosfor se dobro apsorbuje 90%.

Osim u gastrointestinalni trakt, kalcijum, magnezij i fosfor ulaze u krvnu plazmu iz koštanog tkiva prilikom njene resorpcije. Razmjena između krvne plazme i koštanog tkiva za kalcij je 0,25-0,5 g / dan, za fosfor - 0,15-0,3 g / dan.

Kalcijum, magnezijum i fosfor se izlučuju iz organizma putem bubrega sa urinom, kroz gastrointestinalni trakt sa izmetom i kroz kožu sa znojem.

regulacija razmene

Glavni regulatori metabolizma kalcija, magnezija i fosfora su paratiroidni hormon, kalcitriol i kalcitonin.

Parathormone

Lučenje paratiroidnog hormona stimuliše nisku koncentraciju Ca2+, Mg2+ i visoku koncentraciju fosfata, inhibira vitamin D3. Brzina raspadanja hormona se smanjuje pri niskoj koncentraciji Ca2+ i... Paratiroidni hormon djeluje na kosti i bubrege. Stimuliše lučenje faktora rasta 1 sličnog insulinu od strane osteoblasta i...

Hiperparatireoza

Hiperparatireoza uzrokuje: 1. destrukciju kostiju, sa mobilizacijom kalcijuma i fosfata iz njih... 2. hiperkalcemiju, sa povećanom reapsorpcijom kalcijuma u bubrezima. Hiperkalcemija dovodi do smanjenja neuromuskularnog...

Hipoparatireoza

Hipoparatireoza je uzrokovana insuficijencijom paratireoidnih žlijezda i praćena je hipokalcemijom. Hipokalcemija uzrokuje povećanje neuromišićne provodljivosti, napade toničnih konvulzija, konvulzije respiratornih mišića i dijafragme i laringospazam.

Calcitriol

1. U koži pod uticajem UV zračenja nastaje 7-dehidrokolesterol iz ... 2. U jetri 25-hidroksilaza hidroksilira holekalciferol u kalcidiol (25-hidroksiholekalciferol, 25 (OH) D3).

kalcitonin

Kalcitonin je polipeptid koji se sastoji od 32 AA s jednom disulfidnom vezom, koji luče parafolikularne K-ćelije štitne žlijezde ili C-ćelije paratireoidnih žlijezda.

Lučenje kalcitonina stimulira visoka koncentracija Ca 2+ i glukagona, a inhibira niska koncentracija Ca 2+.

kalcitonin:

1. inhibira osteolizu (smanjenje aktivnosti osteoklasta) i inhibira oslobađanje Ca 2+ iz kosti;

2. u tubulima bubrega inhibira reapsorpciju Ca 2+, Mg 2+ i fosfata;

3. inhibira probavu u gastrointestinalnom traktu,

Promjene u nivou kalcija, magnezija i fosfata u različitim patologijama

Uočeno je povećanje koncentracije Ca2+ u krvnoj plazmi kod: hiperfunkcije paratireoidnih žlijezda; frakture kostiju; poliartritis; višestruko ... Smanjenje koncentracije fosfata u krvnoj plazmi se opaža kod: rahitisa; ... Povećanje koncentracije fosfata u krvnoj plazmi opaža se kod: hipofunkcije paratireoidnih žlijezda; predoziranje…

Uloga elemenata u tragovima: Mg2+, Mn2+, Co, Cu, Fe2+, Fe3+, Ni, Mo, Se, J. Vrijednost ceruloplazmina, Konovalov-Wilsonova bolest.

mangan - kofaktor aminoacil-tRNA sintetaza.

Biološka uloga Na+, Cl-, K+, HCO3- - glavnih elektrolita, značaj u regulaciji CBS. Razmjena i biološka uloga. Anionska razlika i njena korekcija.

Smanjeni nivoi hlorida u serumu: hipohloremična alkaloza (nakon povraćanja), respiratorna acidoza, prekomerno znojenje, nefritis sa... Povećano izlučivanje hlorida u urinu: hipoaldosteronizam (Addisonova bolest),... Smanjenje izlučivanja hlorida u urinu: gubitak hlorida, povraćanje na kraju hlorida, povraćanje. - bubrežni stadijum…

PREDAVANJE #25

Tema: KOS

2 kurs. Kiselo-bazno stanje (CBS) - relativna konstantnost reakcije ...

Biološki značaj regulacije pH, posljedice kršenja

Odstupanje pH od norme za 0,1 uzrokuje uočljive poremećaje u respiratornom, kardiovaskularnom, nervnom i drugim tjelesnim sistemima. Kada se pojavi acidemija: 1. pojačano disanje do oštrog kratkog daha, respiratorna insuficijencija kao rezultat bronhospazma;

Osnovni principi regulacije KOS-a

Regulacija DZS-a zasniva se na 3 glavna principa:

1. pH konstantnost . Mehanizmi regulacije CBS održavaju konstantnost pH.

2. izosmolarnost . Tokom regulacije CBS, koncentracija čestica u međućelijskoj i ekstracelularnoj tekućini se ne mijenja.

3. električna neutralnost . Tokom regulacije CBS-a, broj pozitivnih i negativnih čestica u međućelijskoj i ekstracelularnoj tekućini se ne mijenja.

MEHANIZMI REGULACIJE BOS

U osnovi, postoje 3 glavna mehanizma regulacije CBS-a:

Fizičko-hemijski mehanizam , to su puferni sistemi krvi i tkiva;
Fiziološki mehanizam , to su organi: pluća, bubrezi, koštano tkivo, jetra, koža, gastrointestinalni trakt.
Metabolički (na ćelijskom nivou).

Postoje fundamentalne razlike u radu ovih mehanizama:

Fizičko-hemijski mehanizmi regulacije CBS-a

Buffer je sistem koji se sastoji od slabe kiseline i njene soli sa jakom bazom (konjugirani kiselinsko-bazni par).

Princip rada pufer sistema je da vezuje H + sa njihovim viškom i oslobađa H + sa njihovim nedostatkom: H + + A - ↔ AN. Dakle, puferski sistem ima tendenciju da se odupre bilo kakvim promjenama pH, dok se jedna od komponenti puferskog sistema troši i treba je obnoviti.

Puferski sistemi se odlikuju omjerom komponenti kiselinsko-baznog para, kapacitetom, osjetljivošću, lokalizacijom i pH vrijednosti koju održavaju.

Postoji mnogo pufera unutar i izvan ćelija tijela. Glavni puferski sistemi tijela uključuju bikarbonatni, fosfatni protein i njegovu raznolikost hemoglobinskog pufera. Oko 60% kiselinskih ekvivalenata vezuje intracelularne puferske sisteme i oko 40% ekstracelularne.

Bikarbonatni (bikarbonatni) pufer

Sastoji se od H 2 CO 3 i NaHCO 3 u omjeru 1/20, lokaliziranih uglavnom u intersticijskoj tekućini. U krvnom serumu pri pCO 2 = 40 mmHg, koncentraciji Na + 150 mmol/l održava pH=7,4. Rad bikarbonatnog pufera obezbeđuju enzim karboanhidraza i protein trake 3 eritrocita i bubrega.

Bikarbonatni pufer je jedan od najvažnijih pufera u tijelu zbog svojih karakteristika:

Unatoč malom kapacitetu - 10%, bikarbonatni pufer je vrlo osjetljiv, veže do 40% svih "dodatnih" H +;
Bikarbonatni pufer integriše rad glavnih puferskih sistema i fizioloških mehanizama regulacije CBS.

U tom smislu, bikarbonatni pufer je indikator BBS-a, određivanje njegovih komponenti je osnova za dijagnosticiranje kršenja BBS-a.

Fosfatni pufer

Sastoji se od kiselih NaH 2 PO 4 i bazičnih Na 2 HPO 4 fosfata, lokalizovanih uglavnom u ćelijskoj tečnosti (fosfati u ćeliji 14%, u intersticijskoj tečnosti 1%). Odnos kiselih i bazičnih fosfata u krvnoj plazmi je ¼, u urinu - 25/1.

Fosfatni pufer osigurava regulaciju CBS unutar ćelije, regeneraciju bikarbonatnog pufera u intersticijskoj tekućini i izlučivanje H+ u urinu.

Proteinski pufer

Prisustvo amino i karboksilnih grupa u proteinima daje im amfoterna svojstva - pokazuju svojstva kiselina i baza, formirajući puferski sistem.

Proteinski pufer se sastoji od proteina-H i proteina-Na, lokaliziran je uglavnom u stanicama. Najvažniji proteinski pufer u krvi je hemoglobin .

pufer za hemoglobin

Hemoglobinski pufer se nalazi u eritrocitima i ima niz karakteristika:

ima najveći kapacitet (do 75%);
njegov rad je direktno vezan za razmjenu plina;
sastoji se ne od jednog, već od 2 para: HHb↔H + + Hb - i HHbO 2 ↔H + + HbO 2 -;

HbO 2 je relativno jaka kiselina, čak i jača od ugljene kiseline. Kiselost HbO 2 u odnosu na Hb je 70 puta veća, stoga je oksihemoglobin prisutan uglavnom u obliku kalijeve soli (KHbO 2), a deoksihemoglobin u obliku nedisocirane kiseline (HHb).

Rad hemoglobina i bikarbonatnog pufera

Fiziološki mehanizmi regulacije CBS-a

Kiseline i baze koje se stvaraju u tijelu mogu biti isparljive i neisparljive. Hlapljivi H2CO3 nastaje iz CO2, krajnjeg produkta aerobnih ... Nehlapljive kiseline laktat, ketonska tijela i masne kiseline se akumuliraju u ... Hlapljive kiseline izlučuju se iz tijela uglavnom pluća s izdahnutim zrakom, neisparljive kiseline - preko bubrega sa urinom.

Uloga pluća u regulaciji CBS-a

Regulacija razmjene plinova u plućima i, shodno tome, oslobađanja H2CO3 iz tijela vrši se kroz tok impulsa iz hemoreceptora i... Normalno, pluća emituju 480 litara CO2 dnevno, što je ekvivalentno 20 molovi H2CO3... %.…

Uloga bubrega u regulaciji CBS-a

Bubrezi regulišu CBS: 1. izlučivanje H+ iz organizma u reakcijama acidogeneze, amoniogeneze i sa ... 2. zadržavanje Na+ u organizmu. Na+,K+-ATPaza reapsorbuje Na+ iz urina, što zajedno sa karboanhidrazom i acidogenezom...

Uloga kostiju u regulaciji CBS-a

1. Ca3(PO4)2 + 2H2CO3 → 3 Ca2+ + 2HPO42- + 2HCO3- 2. 2HPO42- + 2HCO3- + 4HA → 2H2PO4- (urin) + 2H2O + 2CO2 + 4A- 3. A- + Ca2+ → urin)

Uloga jetre u regulaciji CBS-a

Jetra reguliše CBS:

1. pretvaranje aminokiselina, keto kiselina i laktata u neutralnu glukozu;

2. pretvaranje jake baze amonijaka u slabo bazičnu ureu;

3. sintetiziranje krvnih proteina koji formiraju proteinski pufer;

4. sintetiše glutamin koji bubrezi koriste za amoniogenezu.

Zatajenje jetre dovodi do razvoja metaboličke acidoze.

Istovremeno, jetra sintetizira ketonska tijela koja u uvjetima hipoksije, gladovanja ili dijabetesa doprinose acidozi.

Utjecaj gastrointestinalnog trakta na CBS

Gastrointestinalni trakt utiče na stanje KOS-a, jer koristi HCl i HCO 3 - u procesu probave. Prvo, HCl se luči u lumen želuca, dok se HCO 3 nakuplja u krvi i razvija se alkaloza. Zatim HCO 3 - iz krvi sa sokom pankreasa ulazi u lumen crijeva i uspostavlja se ravnoteža CBS u krvi. Budući da su hrana koja ulazi u tijelo i izmet koji se izlučuje iz tijela u osnovi neutralni, ukupni učinak na CBS je nula.

U prisustvu acidoze, više HCl se oslobađa u lumen, što doprinosi nastanku čira. Povraćanje može nadoknaditi acidozu, a dijareja je može pogoršati. Dugotrajno povraćanje izaziva razvoj alkaloze, kod djece može imati ozbiljne posljedice, čak i smrt.

Ćelijski mehanizam regulacije CBS-a

Pored razmatranih fizičko-hemijskih i fizioloških mehanizama regulacije CBS-a, postoje i oni ćelijski mehanizam propis KOS-a. Princip njegovog rada je da se višak količine H+ može staviti u ćelije u zamjenu za K+.

KOS INDIKATORI

1. pH - (snaga hidrogena - jačina vodonika) - negativni decimalni logaritam (-lg) koncentracije H +. Norma u kapilarnoj krvi je 7,37 - 7,45, ... 2. pCO2 - parcijalni pritisak ugljen-dioksida u ravnoteži sa ... 3. pO2 - parcijalni pritisak kiseonika u punoj krvi. Norma u kapilarnoj krvi je 83 - 108 mm Hg, u venskoj krvi - ...

BOS VIOLATIONS

Korekcija CBS je adaptivna reakcija na dijelu organa koji je uzrokovao kršenje CBS-a. Postoje dvije glavne vrste BOS poremećaja - acidoza i alkaloza.

Acidoza

I. Gas (disanje) . Karakterizira ga nakupljanje CO 2 u krvi ( pCO 2 =, AB, SB, BB=N,).

1). otežano oslobađanje CO 2, uz poremećaje vanjskog disanja (hipoventilacija pluća s bronhijalnom astmom, pneumonijom, poremećaji cirkulacije sa stagnacijom u malom krugu, edem pluća, emfizem, atelektaza pluća, depresija respiratornog centra ispod uticaj niza toksina i lekova kao što je morfin itd.) (rSO 2 =, rO 2 =↓, AB, SB, BB=N,).

2). visoka koncentracija CO 2 u okolini (zatvorene prostorije) (rSO 2 =, rO 2, AB, SB, BB=N,).

3). kvarovi anestezije i respiratorne opreme.

Kod gasovite acidoze dolazi do akumulacije u krvi CO 2, H 2 CO 3 i snižavanje pH. Acidoza stimuliše reapsorpciju Na+ u bubrezima, a nakon nekog vremena dolazi do povećanja AB, SB, BB u krvi, a kao kompenzacija se razvija ekskretorna alkaloza.

Kod acidoze, H 2 PO 4 - se akumulira u krvnoj plazmi, koja se ne može reapsorbirati u bubrezima. Kao rezultat toga, snažno se oslobađa, uzrokujući fosfaturija .

Da bi se kompenzirala acidoza bubrega, hloridi se intenzivno izlučuju urinom, što dovodi do hipohromemija .

Višak H+ ulazi u ćelije, zauzvrat K+ napušta ćelije, uzrokujući hiperkalemija .

Višak K+ se snažno izlučuje urinom, što u roku od 5-6 dana dovodi do hipokalemija .

II. Ne-gas. Karakterizira ga nakupljanje nehlapljivih kiselina (pCO 2 = ↓, N, AB, SB, BB=↓).

1). Metabolički. Razvija se u poremećajima metabolizma tkiva, koji su praćeni prekomjernim stvaranjem i nakupljanjem nehlapljivih kiselina ili gubitkom baza (pCO 2 = ↓, N, AR = , AB, SB, BB=↓).

A). Ketoacidoza. Kod dijabetesa, posta, hipoksije, groznice itd.

b). Laktacidoza. Kod hipoksije, poremećene funkcije jetre, infekcija itd.

V). Acidoza. Nastaje kao rezultat nakupljanja organskih i neorganskih kiselina tokom opsežnih upalnih procesa, opekotina, ozljeda itd.

U metaboličkoj acidozi, neisparljive kiseline se akumuliraju i pH se smanjuje. Puferski sistemi, neutralizirajući kiseline, se troše, zbog čega se koncentracija u krvi smanjuje AB, SB, BB i diže se AR.

H + neisparljive kiseline, pri interakciji sa HCO 3 - daju H 2 CO 3, koji se raspada na H 2 O i CO 2, same neisparljive kiseline formiraju soli sa Na + bikarbonatima. Nizak pH i visok pCO 2 stimuliraju disanje; kao rezultat toga, pCO 2 u krvi se normalizira ili smanjuje razvojem plinovite alkaloze.

Višak H+ u krvnoj plazmi kreće se unutar ćelije, a zauzvrat K+ napušta ćeliju, prolazno hiperkalemija , i ćelije hipokalistija . K+ se intenzivno izlučuje urinom. Unutar 5-6 dana sadržaj K+ u plazmi se normalizuje, a zatim postaje ispod normalnog ( hipokalemija ).

U bubrezima se pojačavaju procesi acido-, amoniogeneze i nadopunjavanja nedostatka bikarbonata u plazmi. U zamjenu za HCO 3 - Cl - se aktivno izlučuje u urinu, razvija hipohloremija .

Kliničke manifestacije metaboličke acidoze:

- poremećaja mikrocirkulacije . Dolazi do smanjenja protoka krvi i razvoja zastoja pod djelovanjem kateholamina, mijenjaju se reološka svojstva krvi, što doprinosi produbljivanju acidoze.

- oštećenje i povećana permeabilnost vaskularnog zida pod uticajem hipoksije i acidoze. Sa acidozom se povećava nivo kinina u plazmi i ekstracelularnoj tečnosti. Kinini uzrokuju vazodilataciju i dramatično povećavaju propusnost. Razvija se hipotenzija. Opisane promjene u mikrovaskularnim žilama doprinose procesu tromboze i krvarenja.

Kada je pH krvi manji od 7,2, smanjenje minutnog volumena srca .

- Kussmaul disanje (kompenzacijska reakcija usmjerena na oslobađanje viška CO 2).

2. Izlučivanje. Razvija se kada dođe do kršenja procesa acido- i amoniogeneze u bubrezima ili s prekomjernim gubitkom osnovnih valencija s izmetom.

A). Retencija kiseline kod zatajenja bubrega (hronični difuzni glomerulonefritis, nefroskleroza, difuzni nefritis, uremija). Urin neutralan ili alkalan.

b). Gubitak lužine: bubrežni (renalna tubularna acidoza, hipoksija, intoksikacija sulfonamidima), gastrointestinalni (proljev, hipersalivacija).

3. Egzogeni.

Gutanje kisele hrane, lekova (amonijum hlorid; transfuzija velikih količina rastvora za supstituciju krvi i tečnosti za parenteralnu ishranu, čija je pH vrednost obično<7,0) и при отравлениях (салицилаты, этанол, метанол, этиленгликоль, толуол и др.).

4. Kombinovano.

Na primjer, ketoacidoza + laktacidoza, metabolička + izlučivanje itd.

III. Miješano (gas + plin).

Javlja se kod asfiksije, kardiovaskularne insuficijencije itd.

Alkaloza

1). pojačano izlučivanje CO2, uz aktivaciju vanjskog disanja (hiperventilacija pluća sa kompenzatornom dispnejom, koja prati niz bolesti, uključujući... 2). Nedostatak O2 u udahnutom zraku uzrokuje hiperventilaciju pluća i ... Hiperventilacija dovodi do smanjenja pCO2 u krvi i povećanja pH. Alkaloza inhibira reapsorpciju Na+ u bubrezima,…

Alkaloza bez gasa

Književnost

1. Serum ili plazma bikarbonati /R. Murray, D. Grenner, P. Meyes, W. Rodwell // Human Biochemistry: u 2 toma. T.2. Per. sa engleskog: - M.: Mir, 1993. - str.370-371.

2. Puferski sistemi krvi i acidobazne ravnoteže / T.T. Berezov, B.F. Korovkin // Biološka hemija: Udžbenik / Ed. RAMS S.S. Debov. - 2nd ed. revidirano i dodatne - M.: Medicina, 1990. - str.452-457.

Šta ćemo sa primljenim materijalom:

Ako vam se ovaj materijal pokazao korisnim, možete ga spremiti na svoju stranicu na društvenim mrežama: