Izmenjava vode in soli. Biokemija ledvic in urina

Ena najpogosteje motenih vrst metabolizma pri patologiji je vodno-solna. Povezan je s stalnim pretokom vode in mineralov iz zunanjega okolja telesa v notranje in obratno.

V telesu odraslega človeka voda predstavlja 2/3 (58-67%) telesne teže. Približno polovica njegove prostornine je koncentrirana v mišicah. Potreba po vodi (človek prejme do 2,5–3 litre tekočine dnevno) se pokrije z njenim vnosom v obliki pitja (700–1700 ml), pripravljene vode, ki je del hrane (800–1000 ml) in voda , ki nastane v telesu med presnovo - 200--300 ml (pri izgorevanju 100 g maščob, beljakovin in ogljikovih hidratov nastane 107,41 oziroma 55 g vode). Endogena voda se sintetizira v relativno veliki količini, ko se aktivira proces oksidacije maščob, kar opazimo v različnih, predvsem dolgotrajnih stresnih stanjih, vzbujanju simpatično-nadledvičnega sistema, razbremenilni dietni terapiji (pogosto se uporablja za zdravljenje debelih bolnikov).

Zaradi stalnih obveznih izgub vode ostane notranji volumen tekočine v telesu nespremenjen. Te izgube vključujejo ledvične (1,5 l) in ekstrarenalne, povezane s sproščanjem tekočine skozi prebavila (50–300 ml), dihala in kožo (850–1200 ml). Na splošno je obseg obveznih izgub vode 2,5-3 litre, kar je v veliki meri odvisno od količine izločenih toksinov iz telesa.

Vloga vode v življenjskih procesih je zelo raznolika. Voda je topilo za številne spojine, neposredna sestavina številnih fizikalno-kemijskih in biokemičnih transformacij, prenašalec endo- in eksogenih snovi. Poleg tega opravlja mehansko funkcijo, oslabi trenje vezi, mišic, hrustančnih površin sklepov (s čimer olajša njihovo gibljivost) in sodeluje pri termoregulaciji. Voda vzdržuje homeostazo, ki je odvisna od velikosti osmotskega tlaka plazme (izoosmija) in volumna tekočine (izovolemija), delovanja mehanizmov za uravnavanje kislinsko-bazičnega stanja, pojava procesov, ki zagotavljajo konstantnost temperature. (izotermija).

V človeškem telesu je voda v treh glavnih fizikalnih in kemičnih stanjih, glede na katere ločimo: 1) prosto ali mobilno vodo (sestavlja večino znotrajcelične tekočine, pa tudi krvi, limfe, intersticijske tekočine); 2) vodo, vezano s hidrofilnimi koloidi, in 3) ustavno, vključeno v strukturo molekul beljakovin, maščob in ogljikovih hidratov.

V telesu odraslega človeka, ki tehta 70 kg, je prostornina proste vode in vode, vezane s hidrofilnimi koloidi, približno 60 % telesne teže, tj. 42 l. To tekočino predstavlja znotrajcelična voda (predstavlja 28 litrov ali 40 % telesne teže), ki tvori znotrajcelični sektor, in zunajcelična voda (14 litrov ali 20 % telesne teže), ki tvori zunajcelični sektor. Sestava slednjega vključuje intravaskularno (intravaskularno) tekočino. Ta intravaskularni sektor tvorita plazma (2,8 l), ki predstavlja 4-5% telesne teže, in limfa.

Intersticijska voda vključuje pravo medcelično vodo (prosta medcelična tekočina) in organizirano zunajcelično tekočino (predstavlja 15--16 % telesne teže ali 10,5 litra), t.j. voda vezi, tetiv, fascij, hrustanca itd. Poleg tega ekstracelularni sektor vključuje vodo, ki se nahaja v nekaterih votlinah (trebušne in plevralne votline, osrčnik, sklepi, možganski ventrikli, očesne komore itd.), Pa tudi v prebavnem traktu. Tekočina teh votlin ne sodeluje aktivno v presnovnih procesih.

Voda v človeškem telesu ne stagnira v svojih različnih delih, ampak se nenehno premika, nenehno se izmenjuje z drugimi deli tekočine in z zunanjim okoljem. Gibanje vode je v veliki meri posledica sproščanja prebavnih sokov. Torej, s slino, s trebušnim sokom, se približno 8 litrov vode na dan pošlje v črevesno cev, vendar se ta voda praktično ne izgubi zaradi absorpcije v spodnjih delih prebavnega trakta.

Vitalne elemente delimo na makrohranila (dnevna potreba >100 mg) in mikroelemente (dnevna potreba<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.

Ker se lahko veliko elementov shrani v telesu, se odstopanje od dnevne norme pravočasno kompenzira. Kalcij v obliki apatita je shranjen v kostnem tkivu, jod kot del tiroglobulina v ščitnici, železo v sestavi feritina in hemosiderina v kostnem mozgu, vranici in jetrih. Jetra služijo kot skladišče številnih elementov v sledovih.

Presnovo mineralov nadzirajo hormoni. To velja na primer za porabo H2O, Ca2+, PO43-, vezavo Fe2+, I-, izločanje H2O, Na+, Ca2+, PO43-.

Količina mineralov, absorbiranih iz hrane, je praviloma odvisna od presnovnih potreb telesa in v nekaterih primerih od sestave živil. Kalcij lahko obravnavamo kot primer vpliva sestave hrane. Absorpcijo Ca2+ ionov pospešujeta mlečna in citronska kislina, medtem ko fosfatni ion, oksalatni ion in fitinska kislina zavirajo absorpcijo kalcija zaradi kompleksiranja in tvorbe težko topnih soli (fitin).

Pomanjkanje mineralov ni redek pojav: pojavlja se zaradi različnih razlogov, na primer zaradi enolične prehrane, motenj prebavljivosti in različnih bolezni. Pomanjkanje kalcija se lahko pojavi med nosečnostjo, pa tudi pri rahitisu ali osteoporozi. Pomanjkanje klora nastane zaradi velike izgube Cl- ionov s hudim bruhanjem.

Zaradi nezadostne vsebnosti joda v živilih sta marsikje v srednji Evropi postala pogost pojav pomanjkanje joda in golša. Pomanjkanje magnezija se lahko pojavi zaradi driske ali zaradi enolične prehrane pri alkoholizmu. Pomanjkanje elementov v sledovih v telesu se pogosto kaže s kršitvijo hematopoeze, to je anemijo.

Zadnji stolpec navaja funkcije, ki jih ti minerali opravljajo v telesu. Iz podatkov v tabeli je razvidno, da skoraj vsa makrohranila delujejo v telesu kot strukturne komponente in elektroliti. Signalne funkcije opravljajo jod (kot del jodotironina) in kalcij. Večina elementov v sledovih je kofaktorjev beljakovin, predvsem encimov. Količinsko v telesu prevladujejo beljakovine, ki vsebujejo železo, hemoglobin, mioglobin in citokrom, ter več kot 300 beljakovin, ki vsebujejo cink.

Regulacija metabolizma vode in soli. Vloga vazopresina, aldosterona in renin-angiotenzinskega sistema

Glavni parametri vodno-solne homeostaze so osmotski tlak, pH ter volumen znotrajcelične in zunajcelične tekočine. Spremembe teh parametrov lahko povzročijo spremembe krvnega tlaka, acidozo ali alkalozo, dehidracijo in edeme. Glavni hormoni, ki sodelujejo pri uravnavanju vodno-solnega ravnovesja, so ADH, aldosteron in atrijski natriuretični faktor (PNF).

ADH ali vazopresin je 9 aminokislinski peptid, povezan z enim disulfidnim mostom. Sintetizira se kot prohormon v hipotalamusu, nato se prenese do živčnih končičev zadnje hipofize, od koder se ob ustrezni stimulaciji izloči v krvni obtok. Gibanje vzdolž aksona je povezano s posebnim nosilnim proteinom (nevrofizinom).

Dražljaj, ki povzroči izločanje ADH, je povečanje koncentracije natrijevih ionov in povečanje osmotskega tlaka zunajcelične tekočine.

Najpomembnejše tarčne celice za ADH so celice distalnih tubulov in zbiralnih kanalov ledvic. Celice teh kanalov so relativno neprepustne za vodo in v odsotnosti ADH urin ni koncentriran in se lahko izloči v količinah, ki presegajo 20 litrov na dan (norma 1-1,5 litra na dan).

Obstajata dve vrsti receptorjev za ADH, V1 in V2. Receptor V2 najdemo le na površini epitelijskih celic ledvic. Vezava ADH na V2 je povezana s sistemom adenilat ciklaze in stimulira aktivacijo protein kinaze A (PKA). PKA fosforilira proteine, ki stimulirajo izražanje gena za membranski protein, akvaporin-2. Akvaporin 2 se premakne na apikalno membrano, se vgradi vanjo in oblikuje vodne kanale. Ti zagotavljajo selektivno prepustnost celične membrane za vodo. Molekule vode prosto difundirajo v celice ledvičnih tubulov in nato vstopijo v intersticijski prostor. Posledično se voda ponovno absorbira iz ledvičnih tubulov. Receptorji tipa V1 so lokalizirani v gladkih mišičnih membranah. Interakcija ADH z receptorjem V1 vodi do aktivacije fosfolipaze C, ki hidrolizira fosfatidilinozitol-4,5-bifosfat s tvorbo IP-3. IF-3 povzroči sproščanje Ca2+ iz endoplazmatskega retikuluma. Rezultat delovanja hormona preko receptorjev V1 je krčenje gladke mišične plasti žil.

Pomanjkanje ADH, ki ga povzroča disfunkcija zadnje hipofize, pa tudi motnje v hormonskem signalnem sistemu lahko vodijo do razvoja diabetesa insipidusa. Glavna manifestacija diabetesa insipidusa je poliurija, tj. izločanje velike količine urina z nizko gostoto.

Aldosteron je najaktivnejši mineralokortikosteroid, ki se sintetizira v skorji nadledvične žleze iz holesterola.

Sintezo in izločanje aldosterona s celicami glomerularne cone spodbujajo angiotenzin II, ACTH, prostaglandin E. Ti procesi se aktivirajo tudi pri visoki koncentraciji K + in nizki koncentraciji Na +.

Hormon prodre v ciljno celico in sodeluje s specifičnim receptorjem, ki se nahaja tako v citosolu kot v jedru.

V celicah ledvičnih tubulov aldosteron spodbuja sintezo beljakovin, ki opravljajo različne funkcije. Ti proteini lahko: a) povečajo aktivnost natrijevih kanalčkov v celični membrani distalnih ledvičnih tubulov in s tem olajšajo transport natrijevih ionov iz urina v celice; b) biti encimi cikla TCA in s tem povečati sposobnost Krebsovega cikla za generiranje molekul ATP, potrebnih za aktivni transport ionov; c) aktivirajo delo črpalke K +, Na + -ATPaze in spodbujajo sintezo novih črpalk. Celoten rezultat delovanja proteinov, induciranega z aldosteronom, je povečanje reabsorpcije natrijevih ionov v tubulih nefronov, kar povzroči zadrževanje NaCl v telesu.

Glavni mehanizem za uravnavanje sinteze in izločanja aldosterona je sistem renin-angiotenzin.

Renin je encim, ki ga proizvajajo jukstaglomerularne celice ledvičnih aferentnih arteriol. Zaradi lokalizacije teh celic so še posebej občutljive na spremembe krvnega tlaka. Znižanje krvnega tlaka, izguba tekočine ali krvi, zmanjšanje koncentracije NaCl spodbuja sproščanje renina.

Angiotenzinogen-2 je globulin, ki nastaja v jetrih. Služi kot substrat za renin. Renin hidrolizira peptidno vez v molekuli angiotenzinogena in odcepi N-terminalni dekapeptid (angiotenzin I).

Angiotenzin I služi kot substrat za encim, ki pretvarja antiotenzin karboksidipeptidil peptidazo, ki se nahaja v endotelijskih celicah in krvni plazmi. Dve končni aminokislini se odcepita od angiotenzina I in tvorita oktapeptid, angiotenzin II.

Angiotenzin II stimulira nastajanje aldosterona, povzroča zoženje arteriol, posledično zvišan krvni tlak in povzroča žejo. Angiotenzin II aktivira sintezo in izločanje aldosterona preko inozitol fosfatnega sistema.

PNP je 28 aminokislinski peptid z enim disulfidnim mostom. PNP se sintetizira in shrani kot preprohormon (sestavljen iz 126 aminokislinskih ostankov) v kardiocitih.

Glavni dejavnik, ki uravnava izločanje PNP, je zvišanje krvnega tlaka. Drugi dražljaji: povečana osmolarnost plazme, povišan srčni utrip, povišane vrednosti kateholaminov in glukokortikoidov v krvi.

Glavni ciljni organi PNP so ledvice in periferne arterije.

Mehanizem delovanja PNP ima številne značilnosti. Receptor PNP plazemske membrane je protein z aktivnostjo gvanilat ciklaze. Receptor ima domensko strukturo. Ligand-vezavna domena je lokalizirana v zunajceličnem prostoru. V odsotnosti PNP je znotrajcelična domena receptorja PNP v fosforiliranem stanju in je neaktivna. Zaradi vezave PNP na receptor se poveča aktivnost gvanilat ciklaze receptorja in iz GTP nastane ciklični GMP. Zaradi delovanja PNP se zavre tvorba in izločanje renina in aldosterona. Skupni učinek delovanja PNP je povečanje izločanja Na+ in vode ter znižanje krvnega tlaka.

PNP se običajno obravnava kot fiziološki antagonist angiotenzina II, saj pod njegovim vplivom ne pride do zoženja lumna žil in (z uravnavanjem izločanja aldosterona) zadrževanja natrija, temveč, nasprotno, do vazodilatacije in izgube soli.

Uravnavanje metabolizma vode poteka na nevrohumoralni način, zlasti v različnih delih centralnega živčnega sistema: možganski skorji, diencefalonu in podolgovati meduli, simpatičnih in parasimpatičnih ganglijih. Vpletene so tudi številne endokrine žleze. Učinek hormonov v tem primeru je, da spremenijo prepustnost celičnih membran za vodo, zagotavljajo njeno sproščanje ali ponovno absorbcijo.Potrebo telesa po vodi uravnava žeja. Že ob prvih znakih zgoščevanja krvi se pojavi žeja kot posledica refleksnega vzbujanja določenih delov možganske skorje. V tem primeru se zaužita voda absorbira skozi črevesno steno, njen presežek pa ne povzroči redčenja krvi. . Od krvi, hitro prehaja v medcelične prostore ohlapnega vezivnega tkiva, jeter, kože itd.Ta tkiva služijo kot depo vode v telesu.Posamezni kationi imajo določen vpliv na vnos in sproščanje vode iz tkiv. Ioni Na + prispevajo k vezavi beljakovin s koloidnimi delci, ioni K + in Ca 2+ spodbujajo sproščanje vode iz telesa.

Tako vazopresin nevrohipofize (antidiuretični hormon) spodbuja ponovno absorpcijo vode iz primarnega urina in zmanjša izločanje slednjega iz telesa. Hormoni skorje nadledvične žleze - aldosteron, deoksikortikosterol - prispevajo k zadrževanju natrija v telesu, in ker natrijevi kationi povečajo hidracijo tkiv, se v njih zadržuje tudi voda. Drugi hormoni spodbujajo sproščanje vode v ledvicah: tiroksin je ščitnični hormon, obščitnični hormon je obščitnični hormon, androgeni in estrogeni so hormoni spolnih žlez Ščitnični hormoni spodbujajo sproščanje vode skozi žleze znojnice Količina vode v tkivih, predvsem prostih, se poveča z boleznijo ledvic, okvarjenim delovanjem kardiovaskularnega sistema, s stradanjem beljakovin, z okvarjenim delovanjem jeter (ciroza). Povečanje vsebnosti vode v medceličnih prostorih vodi do edema. Nezadostna tvorba vazopresina vodi do povečane diureze, do bolezni diabetes insipidus. Dehidracijo telesa opazimo tudi z nezadostno tvorbo aldosterona v skorji nadledvične žleze.

Voda in v njej raztopljene snovi, vključno z mineralnimi solmi, ustvarjajo notranje okolje telesa, katerega lastnosti ostanejo nespremenjene ali se redno spreminjajo, ko se spremeni funkcionalno stanje organov in celic.Glavni parametri tekočega okolja telesa so osmotski tlak,pH in glasnost.

Osmotski tlak zunajcelične tekočine je v veliki meri odvisen od soli (NaCl), ki jo ta tekočina vsebuje v največji koncentraciji. Zato je glavni mehanizem regulacije osmotskega tlaka povezan s spremembo hitrosti sproščanja vode ali NaCl, zaradi česar se spremeni koncentracija NaCl v tkivnih tekočinah, kar pomeni, da se spremeni tudi osmotski tlak. Regulacija volumna poteka s hkratnim spreminjanjem hitrosti sproščanja vode in NaCl. Poleg tega mehanizem za žejo uravnava vnos vode. Uravnavanje pH je zagotovljeno s selektivnim izločanjem kislin ali alkalij v urinu; Odvisno od tega se pH urina lahko spreminja od 4,6 do 8,0. Patološka stanja, kot so dehidracija tkiv ali edem, zvišanje ali znižanje krvnega tlaka, šok, acidoza in alkaloza, so povezana s kršitvijo homeostaze vode in soli.

Regulacija osmotskega tlaka in volumna zunajcelične tekočine. Izločanje vode in NaCl preko ledvic uravnavata antidiuretični hormon in aldosteron.

Antidiuretični hormon (vazopresin). Vasopresin se sintetizira v nevronih hipotalamusa. Osmoreceptorji hipotalamusa spodbujajo sproščanje vazopresina iz sekretornih granul s povečanjem osmotskega tlaka tkivne tekočine. Vazopresin poveča hitrost reabsorpcije vode iz primarnega urina in s tem zmanjša diurezo. Urin postane bolj koncentriran. Na ta način antidiuretični hormon vzdržuje potrebno količino tekočine v telesu, ne da bi vplival na količino sproščenega NaCl. Zmanjša se osmotski tlak zunajcelične tekočine, torej se odpravi dražljaj, ki je povzročil sproščanje vazopresina.Pri nekaterih boleznih, ki poškodujejo hipotalamus ali hipofizo (tumorji, poškodbe, okužbe), se sinteza in izločanje vazopresina zmanjšata in razvijeta diabetes insipidus.

Poleg zmanjšanja diureze vazopresin povzroča tudi zoženje arteriol in kapilar (od tod tudi ime) in posledično zvišanje krvnega tlaka.

Aldosteron. Ta steroidni hormon nastaja v skorji nadledvične žleze. Izločanje se poveča z zmanjšanjem koncentracije NaCl v krvi. V ledvicah aldosteron poveča hitrost reabsorpcije Na + (in s tem C1) v tubulih nefrona, kar povzroči zadrževanje NaCl v telesu. S tem se izloči dražljaj, ki je povzročil izločanje aldosterona, čezmerno izločanje aldosterona pa vodi v čezmerno zadrževanje NaCl in povišanje osmotskega tlaka zunajcelične tekočine. In to služi kot signal za sproščanje vazopresina, ki pospeši reabsorpcijo vode v ledvicah. Posledično se v telesu kopičita tako NaCl kot voda; ob ohranjanju normalnega osmotskega tlaka se poveča volumen zunajcelične tekočine.

Sistem renin-angiotenzin. Ta sistem služi kot glavni mehanizem za regulacijo izločanja aldosterona; od tega je odvisno tudi izločanje vazopresina Renin je proteolitični encim, ki se sintetizira v jukstaglomerularnih celicah, ki obdajajo aferentno arteriolo ledvičnega glomerula.

Sistem renin-angiotenzin ima pomembno vlogo pri obnavljanju volumna krvi, ki se lahko zmanjša zaradi krvavitve, obilnega bruhanja, driske (driske) in potenja. Vazokonstrikcija pod delovanjem angiotenzina II igra vlogo nujnega ukrepa za vzdrževanje krvnega tlaka. Nato se voda in NaCl, ki prihajata s pitjem in hrano, zadržujeta v telesu v večji meri kot običajno, kar zagotavlja ponovno vzpostavitev krvnega volumna in tlaka. Po tem se renin preneha sproščati, regulatorne snovi, ki so že prisotne v krvi, se uničijo in sistem se vrne v prvotno stanje.

Znatno zmanjšanje volumna krožeče tekočine lahko povzroči nevarno motnjo oskrbe s krvjo v tkivih, preden regulacijski sistemi obnovijo pritisk in volumen krvi. Hkrati so motene funkcije vseh organov, predvsem pa možganov; nastopi stanje, ki se imenuje šok. Pri razvoju šoka (pa tudi edema) ima pomembno vlogo sprememba normalne porazdelitve tekočine in albumina med krvnim obtokom in medceličnim prostorom.Vazopresin in aldosteron sodelujeta pri uravnavanju vodno-solnega ravnovesja, delujejo na ravni nefronskih tubulov – spremenijo hitrost reabsorpcije primarnih komponent urina.

Presnova vode in soli ter izločanje prebavnih sokov. Količina dnevnega izločanja vseh prebavnih žlez je precej velika. V normalnih pogojih se voda iz teh tekočin ponovno absorbira v črevesju; obilno bruhanje in driska lahko povzročita občutno zmanjšanje volumna zunajcelične tekočine in dehidracijo tkiva. Znatna izguba tekočine s prebavnimi sokovi povzroči povečanje koncentracije albumina v krvni plazmi in medcelični tekočini, saj se albumin ne izloča z izločki; zaradi tega se poveča osmotski tlak medcelične tekočine, voda iz celic začne prehajati v medcelično tekočino in pride do motenj celičnih funkcij. Visok osmotski tlak zunajcelične tekočine povzroči tudi zmanjšanje ali celo prenehanje proizvodnje urina. , in če voda in sol nista dobavljeni od zunaj, žival razvije komo.

FUNKCIONALNA BIOKEMIJA

Presnova vode in soli. Biokemija ledvic in urina.

VODNIK

Recenzent: profesor N.V. Kozačenko

Odobreno na seji oddelka, pr. št. _____ z dne _______________2004

Odobren s strani vodje oddelek ________________________________________________

Potrjeno na MC medicinsko-biološke in farmacevtske fakultete

Projekt št. _____ z dne _______________2004

Predsednik _________________________________________________

Izmenjava vode in soli

Ena najpogosteje motenih vrst metabolizma pri patologiji je vodno-solna. Povezan je s stalnim pretokom vode in mineralov iz zunanjega okolja telesa v notranje in obratno.

V telesu odraslega človeka voda predstavlja 2/3 (58-67%) telesne teže. Približno polovica njegove prostornine je koncentrirana v mišicah. Potreba po vodi (človek prejme do 2,5-3 litre tekočine dnevno) se pokrije z njenim vnosom v obliki pitja (700-1700 ml), pripravljene vode, ki je del hrane (800-1000 ml) in voda, ki nastane v telesu med presnovo - 200-300 ml (pri izgorevanju 100 g maščob, beljakovin in ogljikovih hidratov nastane 107,41 oziroma 55 g vode). Endogena voda se sintetizira v relativno veliki količini, ko se aktivira proces oksidacije maščob, kar opazimo v različnih, predvsem dolgotrajnih stresnih stanjih, vzbujanju simpatično-nadledvičnega sistema, razbremenilni dietni terapiji (pogosto se uporablja za zdravljenje debelih bolnikov).

Zaradi stalnih obveznih izgub vode ostane notranji volumen tekočine v telesu nespremenjen. Te izgube vključujejo ledvične (1,5 l) in ekstrarenalne, povezane s sproščanjem tekočine skozi prebavila (50-300 ml), dihala in kožo (850-1200 ml). Na splošno je obseg obveznih izgub vode 2,5-3 litre, kar je v veliki meri odvisno od količine izločenih toksinov iz telesa.

V telesu odraslega človeka, ki tehta 70 kg, je prostornina proste vode in vode, vezane s hidrofilnimi koloidi, približno 60 % telesne teže, tj. 42 l. To tekočino predstavlja znotrajcelična voda (predstavlja 28 litrov ali 40 % telesne teže), ki je znotrajcelični sektor, in zunajcelično vodo (14 l oz. 20 % telesne teže), ki tvori zunajcelični sektor. Sestava slednjega vključuje intravaskularno (intravaskularno) tekočino. Ta intravaskularni sektor tvorita plazma (2,8 l), ki predstavlja 4-5% telesne teže, in limfa.

Intersticijska voda vključuje pravo medcelično vodo (prosta medcelična tekočina) in organizirano zunajcelično tekočino (predstavlja 15-16 % telesne teže oz. 10,5 litra), t.j. voda vezi, tetiv, fascij, hrustanca itd. Poleg tega ekstracelularni sektor vključuje vodo, ki se nahaja v nekaterih votlinah (trebušne in plevralne votline, osrčnik, sklepi, možganski ventrikli, očesne komore itd.), Pa tudi v prebavnem traktu. Tekočina teh votlin ne sodeluje aktivno v presnovnih procesih.

Vitalne elemente delimo na makrohranila(dnevna potreba >100 mg) in elementi v sledovih(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 (stolpec 2) prikazuje povprečje vsebino mineralov v telesu odraslega (na podlagi teže 65 kg). Povprečno dnevno Potreba odraslega po teh elementih je navedena v stolpcu 4. Pri otrocih in ženskah med nosečnostjo in dojenjem ter pri bolnikih je potreba po elementih v sledovih običajno večja.

Ker se lahko veliko elementov shrani v telesu, se odstopanje od dnevne norme pravočasno kompenzira. Kalcij v obliki apatita je shranjen v kostnem tkivu, jod kot tiroglobulin v ščitnici, železo kot feritin in hemosiderin v kostnem mozgu, vranici in jetrih. Jetra služijo kot skladišče številnih elementov v sledovih.

Presnovo mineralov nadzirajo hormoni. To velja npr. za porabo H 2 O, Ca 2+ , PO 4 3- , vezavo Fe 2+ , I - , izločanje H 2 O, Na + , Ca 2+ , PO 4 3 - .

Količina mineralov, absorbiranih iz hrane, je praviloma odvisna od presnovnih potreb telesa in v nekaterih primerih od sestave živil. Kalcij lahko obravnavamo kot primer vpliva sestave hrane. Absorpcijo Ca 2+ ionov pospešujeta mlečna in citronska kislina, medtem ko fosfatni ion, oksalatni ion in fitinska kislina zavirajo absorpcijo kalcija zaradi kompleksiranja in tvorbe slabo topnih soli (fitin).

Pomanjkanje mineralov- pojav ni tako redek: pojavlja se iz različnih razlogov, na primer zaradi enolične prehrane, motenj prebavljivosti in različnih bolezni. Pomanjkanje kalcija se lahko pojavi med nosečnostjo, pa tudi pri rahitisu ali osteoporozi. Pomanjkanje klora nastane zaradi velike izgube Cl ionov – s hudim bruhanjem.

Zadnji stolpec navaja funkcije, ki jih ti minerali opravljajo v telesu. Iz tabele je razvidno, da skoraj vsi makrohranila delujejo v telesu kot strukturne komponente in elektroliti. Signalne funkcije opravljajo jod (kot del jodotironina) in kalcij. Večina elementov v sledovih je kofaktorjev beljakovin, predvsem encimov. Količinsko v telesu prevladujejo beljakovine, ki vsebujejo železo, hemoglobin, mioglobin in citokrom, ter več kot 300 beljakovin, ki vsebujejo cink.

Tabela 1

Podobne informacije.

Predmet Pomen: Voda in v njej raztopljene snovi ustvarjajo notranje okolje telesa. Najpomembnejši parametri vodno-solne homeostaze so osmotski tlak, pH ter volumen znotrajcelične in zunajcelične tekočine. Spremembe teh parametrov lahko povzročijo spremembe krvnega tlaka, acidozo ali alkalozo, dehidracijo in edem tkiva. Glavni hormoni, ki sodelujejo pri fini regulaciji presnove vode in soli ter delujejo na distalne tubule in zbirne kanale ledvic: antidiuretični hormon, aldosteron in natriuretični faktor; renin-angiotenzin sistem ledvic. V ledvicah poteka končna tvorba sestave in količine urina, kar zagotavlja regulacijo in stalnost notranjega okolja. Ledvice se odlikujejo po intenzivnem energetskem metabolizmu, ki je povezan s potrebo po aktivnem transmembranskem transportu znatnih količin snovi med tvorbo urina.

Biokemična analiza urina daje idejo o funkcionalnem stanju ledvic, metabolizmu v različnih organih in telesu kot celoti, pomaga razjasniti naravo patološkega procesa in omogoča presojo učinkovitosti zdravljenja. .

Namen lekcije: preučiti značilnosti parametrov metabolizma vode in soli in mehanizme njihove regulacije. Značilnosti metabolizma v ledvicah. Naučite se izvajati in oceniti biokemijsko analizo urina.

Študent mora vedeti:

1. Mehanizem nastajanja urina: glomerularna filtracija, reabsorpcija in sekrecija.

2. Značilnosti vodnih predelkov telesa.

3. Glavni parametri tekočega medija telesa.

4. Kaj zagotavlja konstantnost parametrov znotrajcelične tekočine?

5. Sistemi (organi, snovi), ki zagotavljajo stalnost zunajcelične tekočine.

6. Dejavniki (sistemi), ki zagotavljajo osmotski tlak zunajcelične tekočine in njegovo regulacijo.

7. Dejavniki (sistemi), ki zagotavljajo konstantnost volumna zunajcelične tekočine in njeno regulacijo.

8. Dejavniki (sistemi), ki zagotavljajo konstantnost kislinsko-baznega stanja zunajcelične tekočine. Vloga ledvic v tem procesu.

9. Značilnosti metabolizma v ledvicah: visoka presnovna aktivnost, začetna stopnja sinteze kreatina, vloga intenzivne glukoneogeneze (izoencimi), aktivacija vitamina D3.

10. Splošne lastnosti urina (dnevna količina - diureza, gostota, barva, prosojnost), kemična sestava urina. Patološke sestavine urina.

Študent mora znati:

1. Izvedite kvalitativno določitev glavnih sestavin urina.

2. Ocenite biokemijsko analizo urina.

Študent mora dobiti idejo:

O nekaterih patoloških stanjih, ki jih spremljajo spremembe biokemičnih parametrov urina (proteinurija, hematurija, glukozurija, ketonurija, bilirubinurija, porfirinurija) .

Informacije iz osnovnih disciplin, ki so potrebne za študij teme:

1. Zgradba ledvice, nefron.

2. Mehanizmi nastajanja urina.

Naloge za samostojno usposabljanje:

Preučite gradivo teme v skladu s ciljnimi vprašanji (»študent mora vedeti«) in pisno opravite naslednje naloge:

1. Sklicujte se na potek histologije. Spomnite se zgradbe nefrona. Upoštevajte proksimalni tubul, distalni zaviti tubul, zbiralni kanal, vaskularni glomerul, jukstaglomerularni aparat.

2. Obrnite se na tečaj normalne fiziologije. Zapomnite si mehanizem nastajanja urina: filtracija v glomerulih, reabsorpcija v tubulih s tvorbo sekundarnega urina in izločanje.

3. Uravnavanje osmotskega tlaka in volumna zunajcelične tekočine je povezano predvsem z uravnavanjem vsebnosti natrijevih in vodnih ionov v zunajcelični tekočini.

Poimenujte hormone, ki sodelujejo pri tej regulaciji. Opišite njihov učinek po shemi: vzrok izločanja hormonov; ciljni organ (celice); mehanizem njihovega delovanja v teh celicah; končni učinek njihovega delovanja.

Preizkusite svoje znanje:

A. Vazopresin(vse pravilno razen enega):

a. sintetiziran v nevronih hipotalamusa; b. izločajo s povečanjem osmotskega tlaka; v. poveča hitrost reabsorpcije vode iz primarnega urina v ledvičnih tubulih; g poveča reabsorpcijo natrijevih ionov v ledvičnih tubulih; e) zmanjša osmotski tlak e) urin postane bolj koncentriran.

B. Aldosteron(vse pravilno razen enega):

a. sintetiziran v skorji nadledvične žleze; b. izloča se, ko se koncentracija natrijevih ionov v krvi zmanjša; v. v ledvičnih tubulih poveča reabsorpcijo natrijevih ionov; d) urin postane bolj koncentriran.

e) Glavni mehanizem za uravnavanje izločanja je arenin-angiotenzivni sistem ledvic.

B. Natriuretični faktor(vse pravilno razen enega):

a. sintetiziran v bazah celic atrija; b. dražljaj izločanja - zvišan krvni tlak; v. poveča filtrirno sposobnost glomerulov; d) poveča nastajanje urina; e) Urin postane manj koncentriran.

4. Nariši diagram, ki ponazarja vlogo renin-angiotenzivnega sistema pri uravnavanju izločanja aldosterona in vazopresina.

5. Konstantnost kislinsko-baznega ravnovesja zunajcelične tekočine vzdržujejo puferski sistemi krvi; sprememba pljučne ventilacije in hitrosti izločanja kislin (H +) skozi ledvice.

Ne pozabite na pufrske sisteme krvi (bazični bikarbonat)!

Preizkusite svoje znanje:

Živila živalskega izvora so kisle narave (predvsem zaradi fosfatov, v nasprotju z živili rastlinskega izvora). Kako se spremeni pH urina pri osebi, ki uporablja predvsem hrano živalskega izvora:

a. bližje pH 7,0; b.pn približno 5.; v. pH okoli 8,0.

6. Odgovorite na vprašanja:

A. Kako razložiti visok delež kisika, ki ga porabijo ledvice (10 %);

B. Visoka intenzivnost glukoneogeneze;

B. Vloga ledvic pri presnovi kalcija.

7. Ena glavnih nalog nefronov je reabsorbcija koristnih snovi iz krvi v pravi količini in odstranjevanje presnovnih končnih produktov iz krvi.

Naredite mizo Biokemični indikatorji urina:

Delo v avditoriju.

Laboratorijsko delo:

Izvedite vrsto kvalitativnih reakcij v vzorcih urina različnih bolnikov. Na podlagi rezultatov biokemične analize sklepajte o stanju presnovnih procesov.

določanje pH.

Potek dela: 1-2 kapljici urina nanesemo na sredino indikatorskega papirja in s spremembo barve enega od barvnih trakov, ki sovpada z barvo kontrolnega traku, določimo pH preiskovanega urina. odločen. Normalni pH 4,6 - 7,0

2. Kvalitativna reakcija na beljakovine. Normalni urin ne vsebuje beljakovin (normalne reakcije ne zaznajo sledi). Pri nekaterih patoloških stanjih se lahko v urinu pojavijo beljakovine - proteinurija.

Napredek: V 1-2 ml urina dodajte 3-4 kapljice sveže pripravljene 20% raztopine sulfasalicilne kisline. V prisotnosti beljakovin se pojavi bela oborina ali motnost.

3. Kvalitativna reakcija na glukozo (Fehlingova reakcija).

Potek dela: V 10 kapljic urina dodamo 10 kapljic Fehlingovega reagenta. Segrejemo do vrenja. V prisotnosti glukoze se pojavi rdeča barva. Primerjajte rezultate z normo. Običajno kvalitativne reakcije ne zaznajo sledi glukoze v urinu. Običajno v urinu ni glukoze. Pri nekaterih patoloških stanjih se v urinu pojavi glukoza. glikozurija.

Določanje lahko izvedete s testnim trakom (indikatorski papir) /

Odkrivanje ketonskih teles

Potek dela: Na predmetno stekelce nanesemo kapljico urina, kapljico 10 % raztopine natrijevega hidroksida in kapljico sveže pripravljene 10 % raztopine natrijevega nitroprusida. Pojavi se rdeča barva. Nalijte 3 kapljice koncentrirane ocetne kisline - pojavi se češnjeva barva.

Običajno v urinu ni ketonskih teles. Pri nekaterih patoloških stanjih se v urinu pojavijo ketonska telesa - ketonurija.

Samostojno rešite težave, odgovorite na vprašanja:

1. Osmotski tlak zunajcelične tekočine se je povečal. V diagramski obliki opišite zaporedje dogodkov, ki bodo vodili do njegovega zmanjšanja.

2. Kako se bo spremenila proizvodnja aldosterona, če čezmerna proizvodnja vazopresina povzroči znatno znižanje osmotskega tlaka.

3. Opišite zaporedje dogodkov (v obliki diagrama), katerih cilj je ponovna vzpostavitev homeostaze z zmanjšanjem koncentracije natrijevega klorida v tkivih.

4. Bolnik ima diabetes mellitus, ki ga spremlja ketonemija. Kako se bo glavni puferski sistem krvi - bikarbonat - odzval na spremembe kislinsko-bazičnega ravnovesja? Kakšna je vloga ledvic pri obnavljanju KOS? Ali se bo pH urina pri tem bolniku spremenil.

5. Športnik, ki se pripravlja na tekmovanje, je podvržen intenzivnemu treningu. Kako spremeniti hitrost glukoneogeneze v ledvicah (argumentirajte odgovor)? Ali je mogoče spremeniti pH urina pri športniku; utemelji odgovor)?

6. Pacient ima znake presnovne motnje v kostnem tkivu, kar vpliva tudi na stanje zob. Raven kalcitonina in obščitničnega hormona je znotraj fiziološke norme. Bolnik prejme vitamin D (holekalciferol) v potrebnih količinah. Ugibajte o možnem vzroku presnovne motnje.

7. Razmislite o standardnem obrazcu "Splošna analiza urina" (multidisciplinarna klinika Tyumen State Medical Academy) in lahko razložite fiziološko vlogo in diagnostično vrednost biokemičnih sestavin urina, določenih v biokemičnih laboratorijih. Ne pozabite, da so biokemični parametri urina normalni.

GOUVPO UGMA Zvezne agencije za zdravje in socialni razvoj

Oddelek za biokemijo

PREDAVALNI TEČAJ

ZA SPLOŠNO BIOKEMIJO

Modul 8. Biokemija vodno-solnega metabolizma in kislinsko-bazičnega stanja

Jekaterinburg,

PREDAVANJE #24

Tema: Vodno-solna in mineralna presnova

Fakultete: medicinsko preventivna, medicinsko preventivna, pediatrična.

Izmenjava vode in soli- izmenjava vode in osnovnih telesnih elektrolitov (Na +, K +, Ca 2+, Mg 2+, Cl -, HCO 3 -, H 3 PO 4).

elektroliti- snovi, ki v raztopini disociirajo na anione in katione. Merijo se v mol/l.

Neelektroliti- snovi, ki v raztopini ne disociirajo (glukoza, kreatinin, sečnina). Merijo se v g / l.

Menjava mineralov- izmenjava vseh mineralnih sestavin, vključno s tistimi, ki ne vplivajo na glavne parametre tekočega medija v telesu.

voda- glavna sestavina vseh telesnih tekočin.

Biološka vloga vode

Voda je univerzalno topilo za večino organskih (razen lipidov) in anorganskih spojin.
Voda in v njej raztopljene snovi ustvarjajo notranje okolje telesa.
Voda zagotavlja transport snovi in toplotne energije po telesu.
Pomemben del kemičnih reakcij v telesu poteka v vodni fazi.
Voda je vključena v reakcije hidrolize, hidratacije, dehidracije.
Določa prostorsko strukturo in lastnosti hidrofobnih in hidrofilnih molekul.
V kompleksu z GAG ima voda strukturno funkcijo.

SPLOŠNE LASTNOSTI TELESNIH TEKOČIN

Glasnost. Pri vseh kopenskih živalih predstavlja tekočina približno 70 % telesne teže. Porazdelitev vode v telesu je odvisna od starosti, spola, mišične mase, ... Pri popolnem pomanjkanju vode nastopi smrt po 6-8 dneh, ko se količina vode v telesu zmanjša za 12%.

UREJANJE VODNO-SOLNEGA RAVNOVESJA V TELESU

V telesu se vodno-solno ravnovesje znotrajceličnega okolja vzdržuje s konstantnostjo zunajcelične tekočine. Vodno-solno ravnovesje zunajcelične tekočine pa se vzdržuje preko krvne plazme s pomočjo organov in ga uravnavajo hormoni.

Organi, ki uravnavajo presnovo vode in soli

Vnos vode in soli v telo poteka skozi prebavila, ta proces je pod nadzorom žeje in apetita po soli. Odstranjevanje odvečne vode in soli iz telesa poteka preko ledvic. Poleg tega vodo iz telesa odstranjujejo koža, pljuča in prebavila.

Ravnovesje vode v telesu

Spremembe v delovanju ledvic, kože, pljuč in prebavil lahko povzročijo kršitev homeostaze vode in soli. Na primer, v vročem podnebju, za vzdrževanje ...

Hormoni, ki uravnavajo presnovo vode in soli

Antidiuretični hormon (ADH) ali vazopresin je peptid z molekulsko maso približno 1100 D, ki vsebuje 9 AA, povezanih z enim disulfidom ... ADH se sintetizira v nevronih hipotalamusa, prenese na živčne končiče ... The visok osmotski tlak zunajcelične tekočine aktivira osmoreceptorje hipotalamusa, kar povzroči ...

Sistem renin-angiotenzin-aldosteron

Renin

Renin- proteolitični encim, ki ga proizvajajo jukstaglomerularne celice, ki se nahajajo vzdolž aferentnih (prinašalnih) arteriol ledvičnega telesca. Izločanje renina je stimulirano s padcem tlaka v aferentnih arteriolah glomerula, ki ga povzroči znižanje krvnega tlaka in zmanjšanje koncentracije Na +. Izločanje renina pospeši tudi zmanjšanje impulzov iz atrijskih in arterijskih baroreceptorjev kot posledica znižanja krvnega tlaka. Izločanje renina zavira angiotenzin II, visok krvni tlak.

V krvi renin deluje na angiotenzinogen.

Angiotenzinogen- α 2 -globulin, od 400 AA. Tvorba angiotenzinogena poteka v jetrih in jo spodbujajo glukokortikoidi in estrogeni. Renin hidrolizira peptidno vez v molekuli angiotenzinogena in od nje odcepi N-terminalni dekapeptid - angiotenzin I brez biološke aktivnosti.

Pod delovanjem antiotenzinskega pretvorbenega encima (ACE) (karboksidipeptidil peptidaze) endotelijskih celic, pljuč in krvne plazme se 2 AA odstranita s C-konca angiotenzina I in tvorita angiotenzin II (oktapeptid).

Angiotenzin II

Angiotenzin II deluje prek inozitol trifosfatnega sistema celic glomerularne cone nadledvične skorje in SMC. Angiotenzin II stimulira sintezo in izločanje aldosterona s celicami glomerularne cone nadledvične skorje. Visoke koncentracije angiotenzina II povzročijo močno vazokonstrikcijo perifernih arterij in zvišajo krvni tlak. Poleg tega angiotenzin II stimulira center za žejo v hipotalamusu in zavira izločanje renina v ledvicah.

Angiotenzin II hidrolizirajo aminopeptidaze v angiotenzin III (heptapeptid, z aktivnostjo angiotenzina II, vendar s 4-krat nižjo koncentracijo), ki ga nato hidrolizirajo angiotenzinaze (proteaze) v AA.

Aldosteron

Sintezo in izločanje aldosterona spodbujajo angiotenzin II, nizka koncentracija Na + in visoka koncentracija K + v krvni plazmi, ACTH, prostaglandini... Receptorji za aldosteron so lokalizirani tako v jedru kot v citosolu celice. ... Posledično aldosteron spodbuja reabsorpcijo Na + v ledvicah, kar povzroči zadrževanje NaCl v telesu in poveča ...

Shema regulacije metabolizma vode in soli

Vloga sistema RAAS pri razvoju hipertenzije

Hiperprodukcija hormonov RAAS povzroči povečanje volumna tekočine v obtoku, osmotski in arterijski tlak ter vodi v razvoj hipertenzije.

Povečanje renina se pojavi na primer pri aterosklerozi ledvičnih arterij, ki se pojavi pri starejših.

hipersekrecija aldosterona hiperaldosteronizem nastane kot posledica več razlogov.

vzrok primarnega hiperaldosteronizma (Connov sindrom ) pri približno 80% bolnikov je adenom nadledvične žleze, v drugih primerih - difuzna hipertrofija celic glomerularne cone, ki proizvajajo aldosteron.

Pri primarnem hiperaldosteronizmu presežek aldosterona poveča reabsorpcijo Na + v ledvičnih tubulih, kar služi kot spodbuda za izločanje ADH in zadrževanje vode v ledvicah. Poleg tega se poveča izločanje ionov K +, Mg 2+ in H +.

Kot rezultat, razviti: 1). hipernatremija, ki povzroča hipertenzijo, hipervolemijo in edeme; 2). hipokalemija, ki vodi do mišične oslabelosti; 3). pomanjkanje magnezija in 4). blaga presnovna alkaloza.

Sekundarni hiperaldosteronizem veliko pogostejši od originala. Povezan je lahko s srčnim popuščanjem, kronično boleznijo ledvic in tumorji, ki izločajo renin. Bolniki imajo povišano raven renina, angiotenzina II in aldosterona. Klinični simptomi so manj izraziti kot pri primarni aldosteronezi.

METABOLIZEM KALCIJA, MAGNEZIJA, FOSFORJA

Funkcije kalcija v telesu:

Intracelularni posrednik številnih hormonov (sistem inozitol trifosfata);
Sodeluje pri nastajanju akcijskih potencialov v živcih in mišicah;
Sodeluje pri strjevanju krvi;
Začne krčenje mišic, fagocitozo, izločanje hormonov, nevrotransmiterjev itd.;
Sodeluje pri mitozi, apoptozi in nekrobiozi;
Poveča prepustnost celične membrane za kalijeve ione, vpliva na natrijevo prevodnost celic, delovanje ionskih črpalk;
Koencim nekaterih encimov;

Funkcije magnezija v telesu:

Je koencim številnih encimov (transketolaza (PFS), glukoza-6f dehidrogenaza, 6-fosfoglukonat dehidrogenaza, glukonolakton hidrolaza, adenilat ciklaza itd.);
Anorganska sestavina kosti in zob.

Funkcije fosfata v telesu:

Anorganska sestavina kosti in zob (hidroksiapatit);
Je del lipidov (fosfolipidi, sfingolipidi);
Vključeno v nukleotide (DNA, RNA, ATP, GTP, FMN, NAD, NADP itd.);
Zagotavlja izmenjavo energije od. tvori makroergične vezi (ATP, kreatin fosfat);
Je del beljakovin (fosfoproteinov);
Vključeno v ogljikove hidrate (glukoza-6f, fruktoza-6f itd.);
Uravnava aktivnost encimov (reakcije fosforilacije / defosforilacije encimov, je del inozitol trifosfata - sestavni del sistema inozitol trifosfata);
Sodeluje pri katabolizmu snovi (reakcija fosforolize);
Ureja KOS od. tvori fosfatni pufer. Nevtralizira in odstrani protone v urinu.

Porazdelitev kalcija, magnezija in fosfatov v telesu

Telo odrasle osebe vsebuje približno 1 kg fosforja: kosti in zobje vsebujejo 85 % fosforja; Zunajcelična tekočina - 1% fosforja. V serumu ... Koncentracija magnezija v krvni plazmi je 0,7-1,2 mmol / l.

Izmenjava kalcija, magnezija in fosfatov v telesu

S hrano na dan je treba dobaviti kalcij - 0,7-0,8 g, magnezij - 0,22-0,26 g, fosfor - 0,7-0,8 g. Kalcij se slabo absorbira 30-50%, fosfor se dobro absorbira 90%.

Poleg prebavnega trakta kalcij, magnezij in fosfor prehajajo v krvno plazmo iz kostnega tkiva med njegovo resorpcijo. Izmenjava med krvno plazmo in kostnim tkivom za kalcij je 0,25-0,5 g / dan, za fosfor - 0,15-0,3 g / dan.

Kalcij, magnezij in fosfor se iz telesa izločajo skozi ledvice z urinom, skozi prebavila z blatom in skozi kožo z znojem.

ureditev menjave

Glavni regulatorji presnove kalcija, magnezija in fosforja so paratiroidni hormon, kalcitriol in kalcitonin.

parathormon

Izločanje paratiroidnega hormona stimulira nizka koncentracija Ca2+, Mg2+ in visoka koncentracija fosfatov, zavira vitamin D3. Hitrost razpada hormona se zmanjša pri nizki koncentraciji Ca2 + in ... Paratiroidni hormon deluje na kosti in ledvice. Spodbuja izločanje insulinu podobnega rastnega faktorja 1 s strani osteoblastov in ...

hiperparatiroidizem

Hiperparatiroidizem povzroča: 1. destrukcijo kosti, z mobilizacijo kalcija in fosfatov iz njih ... 2. hiperkalciemijo, s povečano reabsorpcijo kalcija v ledvicah. Hiperkalciemija vodi do zmanjšanega nevromišičnega...

Hipoparatiroidizem

Hipoparatiroidizem je posledica insuficience obščitničnih žlez in ga spremlja hipokalciemija. Hipokalcemija povzroči povečano nevromuskularno prevodnost, napade toničnih konvulzij, konvulzije dihalnih mišic in diafragme ter laringospazem.

kalcitriol

1. V koži pod vplivom UV sevanja nastane 7-dehidroholesterol iz ... 2. V jetrih 25-hidroksilaza hidroksilira holekalciferol v kalcidiol (25-hidroksiholekalciferol, 25 (OH) D3) ...

kalcitonin

Kalcitonin je polipeptid, sestavljen iz 32 AA z eno disulfidno vezjo, ki ga izločajo parafolikularne K-celice ščitnice ali C-celice obščitničnih žlez.

Izločanje kalcitonina spodbuja visoka koncentracija Ca 2+ in glukagona, zavira pa ga nizka koncentracija Ca 2+.

kalcitonin:

1. zavira osteolizo (zmanjšanje aktivnosti osteoklastov) in zavira sproščanje Ca 2+ iz kosti;

2. v tubulih ledvic zavira reabsorpcijo Ca 2+, Mg 2+ in fosfatov;

3. zavira prebavo v prebavilih,

Spremembe ravni kalcija, magnezija in fosfatov pri različnih patologijah

Povečanje koncentracije Ca2 + v krvni plazmi opazimo pri: hiperfunkciji obščitničnih žlez; zlomi kosti; poliartritis; več ... Zmanjšanje koncentracije fosfatov v krvni plazmi opazimo pri: rahitisu; ... Povečanje koncentracije fosfatov v krvni plazmi opazimo pri: hipofunkciji obščitničnih žlez; prevelik odmerek…

Vloga mikroelementov: Mg2+, Mn2+, Co, Cu, Fe2+, Fe3+, Ni, Mo, Se, J. Vrednost ceruloplazmina, Konovalov-Wilsonova bolezen.

mangan - kofaktor aminoacil-tRNA sintetaz.

Biološka vloga Na+, Cl-, K+, HCO3- - glavnih elektrolitov, pomen pri regulaciji CBS. Izmenjava in biološka vloga. Anionska razlika in njena korekcija.

Zmanjšane ravni serumskega klorida: hipokloremična alkaloza (po bruhanju), respiratorna acidoza, prekomerno znojenje, nefritis z ... Povečano izločanje klorida v urinu: hipoaldosteronizem (Addisonova bolezen), ... Zmanjšano izločanje klorida v urinu: izguba kloridov pri bruhanju, driski, Cushingovi bolezni, konec -stopnja ledvične…

PREDAVANJE #25

Tema: KOS

2 tečaj. Kislinsko-bazično stanje (CBS) - relativna konstantnost reakcije ...

Biološki pomen regulacije pH, posledice kršitev

Odstopanje pH od norme za 0,1 povzroča opazne motnje v dihalnem, kardiovaskularnem, živčnem in drugih telesnih sistemih. Ko se pojavi acidemija: 1. povečano dihanje do ostre zasoplosti, odpoved dihanja kot posledica bronhospazma;

Osnovna načela ureditve KOS

Ureditev CBS temelji na treh glavnih načelih:

1. pH konstantnost . Mehanizmi regulacije CBS ohranjajo konstantnost pH.

2. izosmolarnost . Pri regulaciji CBS se koncentracija delcev v medcelični in zunajcelični tekočini ne spreminja.

3. električna nevtralnost . Pri regulaciji CBS se število pozitivnih in negativnih delcev v medcelični in zunajcelični tekočini ne spreminja.

MEHANIZMI REGULACIJE BOS

V bistvu obstajajo 3 glavni mehanizmi regulacije CBS:

Fizikalno-kemijski mehanizem , to so puferski sistemi krvi in tkiv;
Fiziološki mehanizem , to so organi: pljuča, ledvice, kostno tkivo, jetra, koža, prebavila.
Presnovne (na celični ravni).

Obstajajo temeljne razlike v delovanju teh mehanizmov:

Fizikalno-kemijski mehanizmi regulacije CBS

Medpomnilnik je sistem, ki ga sestavljata šibka kislina in njena sol z močno bazo (konjugiran kislinsko-bazični par).

Načelo delovanja puferskega sistema je, da veže H + z njihovim presežkom in sprosti H + z njihovim pomanjkanjem: H + + A - ↔ AH. Tako se puferski sistem upira kakršnim koli spremembam pH, medtem ko se ena od komponent puferskega sistema porabi in jo je treba obnoviti.

Za puferske sisteme je značilno razmerje komponent kislinsko-bazičnega para, kapaciteta, občutljivost, lokalizacija in pH vrednost, ki jo vzdržujejo.

V celicah telesa in zunaj njih je veliko pufrov. Glavni puferski sistemi v telesu vključujejo bikarbonat, fosfatne beljakovine in njihove vrste hemoglobinski pufer. Približno 60 % kislinskih ekvivalentov veže znotrajcelične pufrske sisteme in okoli 40 % zunajcelične.

Bikarbonatni (bikarbonatni) pufer

Sestavljen je iz H 2 CO 3 in NaHCO 3 v razmerju 1/20, lokaliziran predvsem v intersticijski tekočini. V krvnem serumu pri pCO 2 = 40 mmHg, koncentraciji Na + 150 mmol/l vzdržuje pH=7,4. Delo bikarbonatnega pufra zagotavlja encim karboanhidraza in protein pasu 3 eritrocitov in ledvic.

Bikarbonatni pufer je eden najpomembnejših pufrov v telesu zaradi svojih lastnosti:

Kljub nizki kapaciteti - 10%, je bikarbonatni pufer zelo občutljiv, veže do 40% vseh "ekstra" H +;
Bikarbonatni pufer združuje delo glavnih puferskih sistemov in fizioloških mehanizmov regulacije CBS.

V zvezi s tem je bikarbonatni pufer indikator BBS, določitev njegovih komponent je osnova za diagnosticiranje kršitev BBS.

Fosfatni pufer

Sestavljen je iz kislih NaH 2 PO 4 in bazičnih Na 2 HPO 4 fosfatov, lokaliziranih predvsem v celični tekočini (fosfatov v celici 14 %, v intersticijski tekočini 1 %). Razmerje kislih in bazičnih fosfatov v krvni plazmi je ¼, v urinu - 25/1.

Fosfatni pufer zagotavlja regulacijo CBS znotraj celice, regeneracijo bikarbonatnega pufra v intersticijski tekočini in izločanje H + z urinom.

Beljakovinski pufer

Prisotnost amino in karboksilnih skupin v beljakovinah jim daje amfoterične lastnosti - kažejo lastnosti kislin in baz ter tvorijo puferski sistem.

Proteinski pufer je sestavljen iz proteina-H in proteina-Na, lokaliziran je predvsem v celicah. Najpomembnejši beljakovinski pufer v krvi je hemoglobin .

hemoglobinski pufer

Hemoglobinski pufer se nahaja v eritrocitih in ima številne značilnosti:

ima največjo zmogljivost (do 75%);
njegovo delo je neposredno povezano z izmenjavo plinov;
ni sestavljen iz enega, ampak iz dveh parov: HHb↔H + + Hb - in HHbО 2 ↔H + + HbO 2 -;

HbO 2 je razmeroma močna kislina, celo močnejša od ogljikove kisline. Kislost HbO 2 je v primerjavi s Hb 70-krat večja, zato je oksihemoglobin prisoten predvsem v obliki kalijeve soli (KHbO 2), deoksihemoglobin pa v obliki nedisociirane kisline (HHb).

Delovanje hemoglobina in bikarbonatnega pufra

Fiziološki mehanizmi regulacije CBS

V telesu nastale kisline in baze so lahko hlapne in nehlapne. Hlapni H2CO3 nastane iz CO2, končnega produkta aerobnega ... Nehlapne kisline laktat, ketonska telesa in maščobne kisline se kopičijo v ... Hlapne kisline se izločajo iz telesa predvsem s pljuči z izdihanim zrakom, nehlapne kisline - preko ledvic z urinom.

Vloga pljuč pri regulaciji CBS

Regulacija izmenjave plinov v pljučih in s tem sproščanje H2CO3 iz telesa se izvaja s tokom impulzov iz kemoreceptorjev in ... Običajno pljuča oddajajo 480 litrov CO2 na dan, kar je enako 20 molov H2CO3 ... %....

Vloga ledvic pri regulaciji CBS

Ledvice uravnavajo CBS: 1. izločanje H+ iz telesa v reakcijah acidogeneze, amoniogeneze in s ... 2. zadrževanje Na+ v telesu. Na+,K+-ATPaza reabsorbira Na+ iz urina, ki skupaj s karboanhidrazo in acidogenezo...

Vloga kosti pri regulaciji CBS

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

Vloga jeter pri regulaciji CBS

Jetra uravnavajo CBS:

1. pretvorba aminokislin, keto kislin in laktata v nevtralno glukozo;

2. pretvorba močne baze amonijaka v šibko bazično sečnino;

3. sintetizira krvne beljakovine, ki tvorijo proteinski pufer;

4. sintetizira glutamin, ki ga ledvice uporabljajo za amoniogenezo.

Okvara jeter vodi do razvoja presnovne acidoze.

Hkrati jetra sintetizirajo ketonska telesa, ki v pogojih hipoksije, stradanja ali sladkorne bolezni prispevajo k acidozi.

Vpliv gastrointestinalnega trakta na CBS

Prebavni trakt vpliva na stanje KOS, saj uporablja HCl in HCO 3 - v procesu prebave. Najprej se HCl izloči v lumen želodca, medtem ko se HCO 3 kopiči v krvi in razvije se alkaloza. Nato HCO 3 - iz krvi s pankreasnim sokom vstopi v lumen črevesja in ravnovesje CBS v krvi se ponovno vzpostavi. Ker sta hrana, ki vstopi v telo, in blato, ki se izloči iz telesa, v bistvu nevtralna, je skupni učinek na CBS enak nič.

Ob prisotnosti acidoze se v lumen sprosti več HCl, kar prispeva k nastanku razjede. Bruhanje lahko kompenzira acidozo, driska pa jo lahko poslabša. Dolgotrajno bruhanje povzroči razvoj alkaloze, pri otrocih ima lahko resne posledice, celo smrt.

Celični mehanizem regulacije CBS

Poleg obravnavanih fizikalno-kemijskih in fizioloških mehanizmov regulacije CBS obstaja tudi celični mehanizem ureditev KOS. Načelo njegovega delovanja je, da se presežne količine H + lahko vnesejo v celice v zameno za K +.

INDIKATORJI KOS

1. pH - (power hydrogene - moč vodika) - negativni decimalni logaritem (-lg) koncentracije H +. Norma v kapilarni krvi je 7,37 - 7,45, ... 2. pCO2 - delni tlak ogljikovega dioksida v ravnovesju z ... 3. pO2 - delni tlak kisika v polni krvi. Norma v kapilarni krvi je 83 - 108 mm Hg, v venski krvi - ...

KRŠITVE BOS

Popravek CBS je prilagoditvena reakcija organa, ki je povzročil kršitev CBS. Obstajata dve glavni vrsti motenj BOS - acidoza in alkaloza.

acidoza

JAZ. Plin (dihanje) . Zanj je značilno kopičenje CO 2 v krvi ( pCO 2 =, AB, SB, BB=N,).

ena). težave pri sproščanju CO 2 s kršitvami zunanjega dihanja (hipoventilacija pljuč z bronhialno astmo, pljučnica, motnje krvnega obtoka s stagnacijo v malem krogu, pljučni edem, emfizem, atelektaza pljuč, depresija dihalnega centra pod vpliv številnih toksinov in zdravil, kot je morfin itd.) (рСО 2 =, рО 2 =↓, AB, SB, BB=N,).

2). visoka koncentracija CO 2 v okolju (zaprti prostori) (рСО 2 =, рО 2, AB, SB, BB=N,).

3). okvare anestezije in dihalne opreme.

Pri plinski acidozi pride do kopičenja v krvi CO 2, H 2 CO 3 in znižanje pH. Acidoza stimulira reabsorpcijo Na + v ledvicah in čez nekaj časa pride do povečanja AB, SB, BB v krvi in kot kompenzacija se razvije izločevalna alkaloza.

Pri acidozi se H 2 PO 4 - kopiči v krvni plazmi, ki se ne more ponovno absorbirati v ledvicah. Zaradi tega se močno sprošča, kar povzroča fosfaturija .

Za kompenzacijo acidoze ledvic se kloridi intenzivno izločajo z urinom, kar vodi do hipokromemija .

Presežek H + vstopi v celice, v zameno pa K + zapusti celice, kar povzroči hiperkalemija .

Presežek K + se močno izloči z urinom, kar v 5-6 dneh povzroči hipokalemija .

II. Brez plina. Zanj je značilno kopičenje nehlapnih kislin (pCO 2 \u003d ↓, N, AB, SB, BB=↓).

ena). Presnovne. Razvija se s kršitvami tkivnega metabolizma, ki jih spremlja prekomerna tvorba in kopičenje nehlapnih kislin ali izguba baz (pCO 2 \u003d ↓, N, АР = , AB, SB, BB=↓).

a). Ketoacidoza. S sladkorno boleznijo, postom, hipoksijo, vročino itd.

b). Laktacidoza. S hipoksijo, okvarjenim delovanjem jeter, okužbami itd.

v). acidoza. Nastane kot posledica kopičenja organskih in anorganskih kislin pri obsežnih vnetnih procesih, opeklinah, poškodbah itd.

Pri presnovni acidozi se nehlapne kisline kopičijo in pH se zniža. Puferski sistemi, ki nevtralizirajo kisline, se porabijo, posledično se koncentracija v krvi zmanjša AB, SB, BB in narašča AR.

H + nehlapne kisline pri interakciji s HCO 3 - dajejo H 2 CO 3, ki se razgradi na H 2 O in CO 2, same nehlapne kisline tvorijo soli z Na + bikarbonati. Nizek pH in visok pCO 2 spodbujata dihanje, posledično se pCO 2 v krvi normalizira ali zmanjša z razvojem plinske alkaloze.

Presežek H + v krvni plazmi se premika znotraj celice, v zameno pa K + zapusti celico, prehodno hiperkalemija , in celice hipokalistija . K + se intenzivno izloča z urinom. V 5-6 dneh se vsebnost K + v plazmi normalizira in nato postane pod normalno ( hipokalemija ).

V ledvicah se povečajo procesi acido-, amoniogeneze in dopolnjevanja pomanjkanja bikarbonata v plazmi. V zameno za HCO 3 - Cl - se aktivno izloča v urin, razvija hipokloremija .

Klinične manifestacije metabolične acidoze:

- motnje mikrocirkulacije . Pod vplivom kateholaminov pride do zmanjšanja krvnega pretoka in razvoja staze, spremembe reoloških lastnosti krvi, kar prispeva k poglabljanju acidoze.

- poškodbe in povečana prepustnost žilne stene pod vplivom hipoksije in acidoze. Pri acidozi se poveča raven kininov v plazmi in zunajcelični tekočini. Kinini povzročijo vazodilatacijo in močno povečajo prepustnost. Hipotenzija se razvije. Opisane spremembe v žilah mikrovaskulature prispevajo k procesu tromboze in krvavitve.

Ko je pH krvi manjši od 7,2, zmanjšanje minutnega volumna srca .

- Kussmaulovo dihanje (kompenzacijska reakcija, katere cilj je sproščanje odvečnega CO 2).

2. Izločanje. Razvija se, ko pride do kršitve procesov acido- in amoniogeneze v ledvicah ali s prekomerno izgubo bazičnih valenc z blatom.

a). Zadrževanje kisline pri odpovedi ledvic (kronični difuzni glomerulonefritis, nefroskleroza, difuzni nefritis, uremija). Urin nevtralen ali alkalen.

b). Izguba alkalij: ledvična (renalna tubularna acidoza, hipoksija, zastrupitev s sulfonamidi), prebavila (driska, hipersalivacija).

3. Eksogeni.

Zaužitje kisle hrane, zdravil (amonijev klorid; transfuzija velikih količin krvnih nadomestnih raztopin in parenteralnih prehranskih tekočin, katerih pH je običajno<7,0) и при отравлениях (салицилаты, этанол, метанол, этиленгликоль, толуол и др.).

4. Kombinirano.

Na primer ketoacidoza + laktacidoza, presnovna + izločevalna itd.

III. Mešano (plin + neplin).

Pojavi se z asfiksijo, srčno-žilno insuficienco itd.

alkaloza

ena). povečano izločanje CO2 z aktivacijo zunanjega dihanja (hiperventilacija pljuč s kompenzacijsko dispnejo, ki spremlja številne bolezni, vključno z ... 2). Pomanjkanje O2 v vdihanem zraku povzroči hiperventilacijo pljuč in ... Hiperventilacija povzroči znižanje pCO2 v krvi in zvišanje pH. Alkaloza zavre reabsorpcijo Na+ v ledvicah,…

Ne-plinska alkaloza

Literatura

1. Serumski ali plazemski bikarbonati /R. Murray, D. Grenner, P. Meyes, W. Rodwell // Humana biokemija: v 2 zvezkih. T.2. per. iz angleščine: - M.: Mir, 1993. - str.370-371.

2. Puferski sistemi krvi in kislinsko-bazičnega ravnovesja / Т.Т. Berezov, B.F. Korovkin / / Biološka kemija: Učbenik / Ed. RAMS S.S. Debov. - 2. izd. revidirano in dodatno - M.: Medicina, 1990. - str.452-457.

Kaj bomo naredili s prejetim materialom:

Če se vam je to gradivo izkazalo za koristno, ga lahko shranite na svojo stran v družabnih omrežjih: