Механизмы нарушения сократительной активности кишечника при запорах и пути их коррекции

Дефекация — строго координированный рефлекторный акт (отчасти произвольный), обеспечивающий опорожнение толстой кишки от каловых масс в результате согласованной моторной активности мышц прямой кишки и ее сфинктеров. Раздражителем, вызывающим дефекацию, служит заполнение прямой кишки каловыми массами. Однако их выведению наружу препятствует деятельность внутреннего и наружного сфинктеров прямой кишки. В промежутках между актами дефекации оба сфинктера находятся в состоянии тонического сокращения, закрывая выход из прямой кишки. Внутренний анальный сфинктер, образованный гладкими мышцами циркулярного мышечного слоя, получает симпатическую иннервацию из поясничного отдела спинного мозга (L1—L4) в составе подчревных нервов. Симпатические нервные влияния повышают тонус внутреннего сфинктера и тормозят моторику прямой кишки, что создает благоприятные условия для заполнения ее полости каловыми массами. Наружный сфинктер прямой кишки состоит из исчерченных мышечных волокон, иннервируемых соматическими мотонейронами крестцового отдела спинного мозга (S2—S4), аксоны которых проходят в составе срамных и тазовых нервов. Тоническое сокращение наружного сфинктера поддерживается рефлекторно за счет афферентной импульсации, поступающей в крестцовый отдел спинного мозга по тазовым и половым нервам от проприорецепторов сфинктера и экстерорецепторов кожи в области анального отверстия.

Спинальный центр дефекации расположен в пояснично-крестцовом отделе спинного мозга, в составе которого содержатся симпатические, парасимпатические и соматические нейроны. Важную роль в регуляции согласованной моторной активности гладких мышц прямой кишки и ее внутреннего сфинктера играет также деятельность энтеральной нервной системы. Когда в результате перистальтических сокращений нисходящей толстой кишки каловые массы поступают в прямую кишку, стенки ее растягиваются, что приводит к расслаблению внутреннего анального сфинктера и повышению тонуса наружного сфинктера, причем релаксация внутреннего сфинктера прямой кишки обусловлена главным образом местным рефлексом, замыкающимся в энтеральной нервной системе, повышение тонуса наружного анального сфинктера также происходит рефлекторно и реализуется с помощью нейронов спинного мозга.

Афф. сигналы из сп. мозга проводятся сначала в продолг. мозг, а потом достигают гипоталамуса, где вызывают активацию инициативного мотивациогенного центра, ответственного за формирование побуждения к опорожнению толстой кишки. Мотивационное возбуждение из гипоталамуса распространяется сначала на лимбические структуры мозга, а затем на КБМ. Возбуждение эмоциогенных лимбических структур определяет возникновение отрицательных эмоций, а возбуждение коры большого мозга — их осознание человеком как комплекса ощущений, известных под названием позыва к дефекации. Выраженность позыва к дефекации зависит от степени растяжения механорецепторов прямой кишки. Человек ощущает позыв к дефекации при повышении давления в прямой кишке, достигающего 3—4 мм рт.ст.

Обычно акт дефекации начинается с произвольного компонента. При возникновении позыва к дефекации посредством коры большого мозга оказываются произвольные нисходящие облегчающие влияния на парасимпатические нейроны и тормозящие — на соматические нейроны сакрального отдела спинальногоцентра дефекации, что приводит к сокращению гладких мышц дистальной части толстой кишки и расслаблению обоих сфинктеров. Повышение тонуса парасимпат. нейронов и торможение соматических нейронов сакральных сегментов спинального центра дефекации поддерживаются рефлекторно за счет афферентных сигналов от механорецепторов прямой кишки.

Произвольная часть акта дефекации включает не только расслабление наружного анального сфинктера, но и сокращение диафрагмы и брюшных мышц, что обусловливает существенное повышение внутрибрюшного давления (до 16 мм рт. ст.). Тазовое дно при этом опускается и каловые массы, находящиеся в сигмовидной и прямой кишке, удаляются наружу. После опорожнения толстой кишки происходит повышение тонуса симпатических нейронов спинального центра дефекации, что создает условия для последующего накопления каловых масс в дистальной части толстой кишки.

Рефлекс дефекации полностью исчезает после разрушения крестцовых сегментов спинного мозга.

У подавляющего большинства здоровых людей акт дефекации происходит 1 раз всутки.

Всасывание — физиолог. процесс переноса веществ из просвета пищеварительного тракта в кровь и лимфу. Всасывание происходит на всем протяжении пищеварительного тракта, но с разной интенсивностью.

В ротовой полости всасывание выражено незначительно ввиду кратковременности пребывания в ней пищи. Однако всасывающая способность слизистой оболочки рта отчетливо проявляется по отношению к некоторым веществам, в том числе лекарственным. Слиз. оболочка в области дна рта и нижней поверхности языка истончена, имеет богатое кровоснабжение, а всасывающиеся вещества поступают сразу в системный кровоток. В желудке всасываются вода и растворимые в ней мин. соли, алкоголь, глюкоза и в небольшом кол-ве аминокислоты. Основным отделом пищевар. тракта, где происходит всасывание воды, мин. веществ, витаминов, продуктов гидролиза пищевых веществ, является тонкая кишка. В этом отделе пищевар. тракта исключительно высока скорость переноса пит. веществ. Уже через 1—2 мин после поступления пищевых субстратов в кишку питательные вещества появляются в крови, оттекающей от слизистой оболочки, а через 5—10 мин их концентрация в крови достигает максимальных значений. Часть жидкости (около 1,5 л) вместе с химусом поступает в толстую кишку, где почти полностью всасывается.

У человека поверхность слизистой оболочки тонкой кишки возрастает в 600 раз за счет круговых складок, ворсинок и микроворсинок и достигает 200 м2. Всасывание питательных веществ происходит главным образом в верхней части кишечных ворсинок. Существенное значение для транспорта питательных веществ имеют особенности организации микроциркуляции ворсинок. В основе кровоснабжения кишечных ворсинок лежит густая сеть капилляров, расположенных непосредственно под базальной мембраной. Характерными особенностями микроциркуляторного русла ворсинок являются высокая степень фенестрирования эндотелия капилляров и большой размер пор, что позволяет проникать через них довольно крупным молекулам. После приема пищи кровоток возрастает на 30—130 %, причем повышенный приток крови всегда направлен к тому участку кишечника, где в данный момент находится основная масса химуса.

Всасыванию в тонкой кишке способствует также сокращение ее ворсинок. Благодаря ритмическим сокращениям кишечных ворсинок улучшается контакт их поверхности с химусом, а лимфа выдавливается из слепых концов лимфатических капилляров, что создает присасывающее действие центрального лимфатического сосуда.

МЕХАНИЗМЫ ВСАСЫВАНИЯ. Для всасывания микромолекул — продуктов гидролиза питательных веществ, электролитов, лекарственных препаратов используются несколько видов транспортных механизмов.

Пассивный транспорт, включающий в себя диффузию, фильтрацию и осмос.

Облегченная диффузия.

Активный транспорт.

Диффузия основана на градиенте концентрации веществ в полости кишечника, в крови или лимфе. Путем диффузии через слизистую оболочку кишечника переносятся вода, аскорбиновая кислота, пиридоксин, рибофлавин и многие лекарственные препараты.

Фильтрация основана на градиенте гидростат. давления. Так, повышение внутрикишечного давления до 8—10 мм рт.ст. увеличивает в 2 раза скорость всасывания из тонкой кишки раствора поваренной соли. Способствует всасыванию увеличение моторики кишечника.

Переходу веществ через полупроницаемую мембрану энтероцитов помогают осмотические силы. Если в ЖКТ ввести гипертонический раствор какой-либо соли (поваренной, английской и т.д.), то по законам осмоса жидкость из крови и окружающих тканей, т.е. из изотонической среды, будет всасываться в сторону гипертонического раствора, т.е. в кишечник, и оказывать очищающее действие. На этом основано действие солевых слабительных. По осмотическому градиенту всасываются вода, электролиты.

Облегченная диффузия осуществляется также по градиенту концентрации веществ, но с помощью особых мембранных переносчиков, без затраты энергии и быстрее, чем простая диффузия. Так, с помощью облегченной диффузии переносится фруктоза.

Активный транспорт осуществляется против электрохим. градиента даже при низкой конц. этого вещества в просвете кишечника, при участии переносчика и требует затраты энергии. В качестве переносчика — транспортера чаще всего используется Na , с помощью которого всасываются такие вещества, как глюкоза, галактоза, свободные аминокислоты, соли желчных кислот, билирубин, некоторые ди- и трипептиды. Путем активного транспорта всасываются также витамин В12, ионы кальция.  Тормозится активный транспорт при низкой температуре и недостатке кислорода. На процесс всасывания влияет pH среды. Оптимальная pH для всасывания — нейтральная.

Многие вещества могут всасываться при участии как активного, так и пассивного транспорта. При низкой концентрации преобладает активный транспорт, а при высокой — пассивный.

Некоторые высокомолекулярные вещества транспортируются путем эндоцитоза (пиноцитоза и фагоцитоза). Этот механизм заключается в том, что мембрана энтероцита окружает всасываемое вещество с образованием пузырька, который погружается в цитоплазму, а затем переходит к базальной поверхности клетки, где заключенное в пузырек вещество выбрасывается из энтероцита. Этот вид транспорта имеет значение при переносе у новорожденного белков, Ig, витаминов, ферментов грудного молока.

Некоторые вещества, например, вода, электролиты, антитела, аллергены могут проходить через межклеточные пространства. Такой вид транспорта называется персорбцией.

1) ВСАСЫВАНИЕ ВОДЫ осущ.  согласно закону осмоса. Вода поступает в пищевар. тракт в составе пищи и жидкостей (2—2,5 л), секретов пищевар. желез (6—8 л), а выводится с калом всего 100—150 мл воды. Весь остальной объем воды всасывается из пищевар. тракта в кровь, небольшое количество — в лимфу. Всасывание воды начинается в желудке, но наиболее интенсивно оно происходит в тонкой и толстой кишке (за сутки около 9 л). Около 60 % воды всасывается в 12перстной кишке и около 20 % в подвздошной кишке.

Вода легко проходит через клеточные мембраны из полости кишечника в кровь и обратно в химус. Благодаря таким перемещениям воды содержимое кишечника изотонично по отношению к плазме крови. При поступлении в 12перстную кишку гипотонического химуса, обусловленного приемом воды или жидкой пищи, вода поступает в кровь, пока содержимое кишечника не станет изоосмотичным плазме крови. Напротив, при поступлении из желудка в двенадцатиперстную кишку гипертонического химуса вода переходит из крови в просвет кишки, благодаря чему содержимое также становится изотоничным плазме крови. В процессе дальнейшего продвижения по кишечнику химус остается изоосмотичным плазме крови. Вода перемещается в кровь вслед за осмотически активными веществами (ионы, аминокислоты, глюкоза).

2) ВСАСЫВАНИЕ МИН. СОЛЕЙ. Всасывание Na в кишечнике происходит очень эффективно. Основная часть ионов всасывается в тонкой кишке. Концентрация ионов Na в содержимом 12перстной и тощей кишки близка к их концентрации в плазме крови. Несмотря на это, происходит постоянное всасывание Na в тонкой кишке.

Перенос Na из полости кишечника в кровь может осущ. как через кишечные эпителиоциты, так и по межклеточным каналам. Na поступает из просвета кишки в цитоплазму через апикальную мембрану энтероцитов согласно электрохим. градиенту (эл. заряд цитоплазмы энтероцитов равен 40 мВ относительно наружной стороны апикальной мембраны). Перенос ионов натрия из энтероцитов в интерстиций и кровь осуществляется через базолатеральные мембраны энтероцитов с помощью локализованного там Na/K-насоса. Ионы Na , K и Сl- перемещаются также по межклеточным каналам согласно законам диффузии.

В верхнем отделе тонкой кишки С l — всасывается очень быстро, главным образом согласно электрохим. градиенту. В связи с этим отрицательно заряженные ионы хлора движутся от «-» полюса к « » и поступают в интерстициальную жидкость вслед за ионами натрия. HCO3, содержащиеся в составе панкреатического сока и желчи, абсорбируются непрямым путем. При всасывании Na в просвет кишки секретируется Н в обмен на Na .

Ионы водорода с НСО3- образуют Н2С03, которая под действием карбоангидразы превращается в Н20 и С02. Вода остается в кишечнике как часть химуса, а СО2 абсорбируется в кровь и выводится через легкие.

Всасывание ионов кальция и др. двухвалентных катионов в тонкой кишке происходит медленно. Са2 всасывается в 50 раз медленнее, чем Na , но быстрее, чем другие двухвалентные ионы: магния, цинка, меди и железа. Поступающие с пищей соли кальция диссоциируют и растворяются в кислом содержимом желудка. Всасыванию подвергается лишь половина ионов кальция, преимущественно в верхнем отделе тонкого кишечника. При низких концентрациях Са2 всасывается путем первичного транспорта. В переносе Са2 через апикальную мембрану энтероцита участвует специфический Са2 -связывающий белок щеточной каймы, а транспорт через базолатеральные мембраны осуществляется с помощью локализованного такальциевого насоса. При высокой концентрации Са2 в химусе он транспортируется путем диффузии.

Транспорт Mg2 , Zn2 и Cu2 происходит путем диффузии. Всасывание Fe2 осуществляется первично- и вторично-активно с участием переносчиков. При поступлении Fe2 в энтероцит они соединяются с апоферритином, в результате чего образуется ферритин, в форме которого железо депонирует в организме.

ВСАСЫВАНИЕ УГЛЕВОДОВ. Полисахариды и дисахариды практически не всасываются в ЖКТ. Всасывание моносахаридов происходит в основном в тонкой кишке. С наибольшей скоростью всасывается глюкоза, а в период питания молоком матери — галактоза. Поступление моносахаридов из полости тонкой кишки в кровь может осуществляться различными путями, однако при всасывании глюкозы и галактозы основную роль играет натрийзависимый механизм. В отсутствие Na глюкоза переносится через апикальную мембрану в 100 раз медленнее, а при отсутствии градиента концентрации ее транспорт полностью прекращается. Глюкоза, галактоза, фруктоза, пентоза могут всасываться путем простой и облегченной диффузии в случае их высокой концентрации в просвете кишечника, какая обычно возникает при употреблении богатой углеводами пищи. Быстрее других моносахаридов всасывается глюкоза.

ВСАСЫВАНИЕ ПРОДУКТОВ РАСЩЕПЛЕНИЯ БЕЛКОВ. Свободные аминокислоты, ди- и три-пептиды всасываются главным образом втонкой кишке. Основная масса аминокислотвсасывается в 12перстной и тощей кишке (до 80—90 %). Только 10 % аминокислотдостигает толстой кишки, где они расщепляютсяпод действием бактерий.Основным механизмом всасывания аминокислот в тонкой кишке является вторично-активный — натрийзависимый транспорт. Вместе с тем возможна и диффузия аминокислот согласно электрохим. градиенту. Между всасыванием различных аминок-т существуют сложные взаимоотношения, в результате которых транспорт одних аминок-т ускоряется, а других замедляется.

Интактные белковые молекулы в очень небольших количествах могут всасываться в тонком кишечнике путем пиноцитоза (эндоцитоза). Эндоцитоз может играть важную роль в переносе иммуноглобулинов, витаминов, ферментов из полости кишки в кровь. У новорожденных с помощью пиноцитоза происходит всасывание белков грудного молока. Таким путем в организм новорожденного с молоком матери поступают антитела, обеспечивающие невосприимчивость к инфекциям.

ВСАСЫВАНИЕ ПРОДУКТОВ РАСЩЕПЛЕНИЯ. В кровьвсасывается свыше 95 % триглицеридов и20—50 % холестерина. У человека при обычнойдиете с калом выделяется до 5—7 г жирав сутки. Основная масса продуктов гидролизажиров всасывается в 12перстной итощей кишке.

Образующиеся в результате взаимодействия моноглицеридов, жирных кислот при участии солей желчных кислот, фосфолипидов и холестерина смешанные мицеллы поступают на мембраны энтероцитов. Мицеллы в клетки не проникают, но их липидные компоненты растворяются в плазмат. мембране и, согласно концентр. градиенту, поступают в цитоплазму энтероцитов. Желчные кислоты мицелл, остающиеся в полости кишечника, транспортируются в подвздошную кишку, где подвергаются всасыванию по механизму первичного транспорта. В кишечных эпителиоцитах происходит ресинтез триглицеридов из моноглицеридов и жирных кислот на микросомах эндоплазмат. ретикулума. Из новообразованных триглицеридов, холестерина, фосфолипидов и гликопротеинов образуются хиломикроны (d=60-75 нм) — мельчайшие жировые частицы, заключенные в тончайшую белковую оболочку. Хиломикроны накапливаются в секреторных везикулах, которые сливаются с латеральной мембраной энтероцита, и через образующееся при этом отверстие выходят в межклеточное пространство, откуда по центральному лимфат. и гр. протокам поступают в кровь. Основное количество жира всасывается в лимфу.

Всасывание жирорастворимых витаминов (A, D, Е, К) тесно связано с транспортом жиров в кишечнике. При нарушении всасывания жиров угнетаются всасывание и усвоение этих витаминов.

1) В почке самый большой удельный (на единицу массы) кровоток: две почки составляют 0,4 % от общей массы тела, а кол-во крови, проходящее через них, составляет около 25 % от МОК сердца. В минуту через обе почки проходит около 1,3 л крови, а минутный выброс крови сердцем равен около 5 л. Обильное кровоснабжение почки связано с особенностями мочеобразовательной функции — в сутки образуется 150—180 л первичной мочи, причем на корковый кровоток приходится около 90 % от общего почечного кровотока — именно здесь образуется наибольшее количество первичной мочи.

2)В клубочковых капиллярах высокое кровяное давление — около 50-70 мм рт.ст. Это объясняется широким просветом приносящей артериолы, что в свою очередь сформировалось в процессе эволюции под влиянием обильного кровотока через почки.

3)В корковом слое, в первую очередь в почечных клубочках, весьма стабильны капиллярное давление и кровоток даже при значительных колебаниях системного артериального давления — от 80 до 180 мм рт.ст. Постоянство кровотока коркового слоя обеспечивается миогенным механизмом его регуляции. При повышении системного артериального давления гладкие мышцы приносящей артериолы сокращаются, ее просвет уменьшается, что предотвращает избыточное поступление крови в почечный клубочек, а из него — в околоканальцевые сосуды. В случае снижения артериального давления в указанных пределах, напротив, приносящая артериола расширяется, кровоток в корковом слое почки сохраняется на прежнем уровне и при меньшем артериальном давлении (эффект Бейлиса). Если системное артериальное давление падает ниже 80 мм рт.ст., то включается механизм его регуляции с помощью ренин-ангиотензиновой системы.

Однако почечный кровоток все же нередко снижается (при физической нагрузке, под влиянием ангиотензина, при возбуждении симпатико-адреналовой системы). Эффект симпатических нервов и катехоламинов крови подавляется блокадой α-адренорецепторов. Почечный кровоток падает также при эмоциональном стрессе, после кровопотерь, при этом возрастает сопротивление почечных сосудов. Под действием пирогенных веществ почечный кровоток, напротив, возрастает.

4)Имеются 2 системы капилляров в корковом слое почки: первичная — в почечных клубочках и вторичная — околоканальцевая (эти капилляры оплетают проксимальные и дистальные извитые канальцы и начальный отдел собирательных трубок). Клубочковые капилляры образуются в результате ветвления приносящей артериолы, затем капилляры клубочка вновь сливаются вместе и образуют выносящую артериолу почечного тельца. Последняя снова ветвится и образует вторичную сеть капилляров в корковом слое почек. Назначение этих систем капилляров принципиально различается: клубочковые капилляры обеспечивают образование первичной мочи, а вторичная сеть капилляров — реабсорбцию веществ из первичной мочи, питание и доставку кислорода к тканям почки.

В отличие от выносящей артериолы корковых нефронов выносящие артериолы юкстамедуллярных нефронов не распадаются на вторичную капиллярную сеть, а образуют прямые сосуды (артериальные, длиной до нескольких сантиметров), спускающиеся в мозговой слой параллельно петле нефрона и поворачивающие на 180°, переходя в венозные прямые сосуды. Вместе с артериями они образуют вторую противоточную систему, подобную петле нефрона. Прямые сосуды мозгового слоя выполняют обычную функцию капилляров — обмен веществ и газов между кровью и клетками органа, а также участвуют в сохранении высокого осмотического давления в мозговом слое почки.

26. Процессы мочеобразования. Механизм клубочковой фильтрации, факторы, влияющие на фильтрацию. Определение фильтрационной способности почки.

Процессы, обеспечивающие мочеобразование:

Фильтрация — переход веществ из крови клубочковых капилляров в капсулу Шумлянского—Боумена под действием гидростатического (фильтрационного) давления, создаваемого за счет деятельности сердца. Назначение фильтрации — образование первичной мочи.

Реабсорбция — возврат веществ из канальцев в интерстиций и кровь, она обеспечивает сохранение необходимых организму веществ. Осуществляется во всех канальцах нефрона.

Секреция — транспорт веществ из интерстиция клетками эпителия канальцев в их просвет — идет по всему канальцу нефрона. Ее назначение — выведение из организма ненужных или токсичных веществ.

Фильтрация воды и низкомолекулярных компонентов из плазмы крови в полость капсулы происходит через клубочковый, или гломерулярный, фильтр, который имеет 3 слоя: эндотелиальные клетки капилляров, базальную мембрану и эпителий висцерального листка капсулы, или подоциты. Эндотелий капилляров имеет поры диаметром 50—100 нм, что ограничивает прохождение форменных элементов крови (эритроцитов, лейкоцитов, тромбоцитов). Основным барьером для фильтрации является базальная мембрана. Поры в базальной мембране составляют 3—7,5 нм. Эти поры изнутри содержат отрицательно заряженные молекулы (анионные локусы), что препятствует про­никновению отрицательно заряженных частиц, в том числе белков. Третий слой фильтра образован отростками подоцитов, меж­ду которыми имеются щелевые диафрагмы, которые ограничива­ют прохождение альбуминов и других молекул с большой молеку­лярной массой. Эта часть фильтра также несет отрицательный за­ряд. Легко фильтроваться могут вещества с молекулярной массой не более 5500, абсолютным пределом для прохождения частиц че­рез фильтр в норме является молекулярная масса 80000.

ФАКТОРЫ, ОПРЕДЕЛЯЮЩИЕ СОСТАВ ФИЛЬТРАТА:

1) Состав плазмы крови (ФЭК и белки не проходят через фильтрующую мембрану).

Первичнаямоча— это плазма крови, лишенная белков.

2) Проницаемость фильтрующей мембраны, которая зависит от размера пор и заряда частиц. Частицы с молекулярной массой 70 тыс. дальтон, как правило, не проходят через фильтрующую мембрану; 60—68 тыс. — проходят в небольших кол-вах. Альбумины (Mr=69 тыс.), проходят через фильтрующую мембрану в ничтожно малых кол-вах — сотые доли процента. Гемоглобин(Mr=64,5 тыс.), проходит только в количестве 3 %. Поэтому плазмозаменители должны содержать вещества с молекулярной массой 68—70 тыс. В этом случае они, как и белки, будут удерживать воду в капиллярах, предотвращая развитие отека тканей и постепенно выводиться — организм освободится от чужеродных веществ. Фильтрации белков, несущих отрицательные заряды, препятствуют также отрицательно заряженные молекулы базальной мембраны. Естественно, не фильтруются ионы, связанные с белками (например, 40 % Са2 крови связано с белками).

Первичная моча превращается в конечную благодаря процессам, которые происходят в почечных канальцах и собирательных трубочках. В почке человека за сутки образуется 150— 180 л фильтрата, или первичной мочи, а выделяется 1,0 — 1,5 л мочи. Остальная жидкость всасывается в канальцах и собирательных трубочках.

Канальцевая реабсорбция — это процесс обратного всасывания воды и веществ из содержащейся в просвете канальцев мочи в лимфу и кровь. Основной смысл реабсорбции состоит в том, чтобы сохранить организму все жизненно важные вещества в необходимых количествах. Обратное всасывание происходит во всех отделах нефрона. Основная масса молекул реабсорбируется в проксимальном отделе нефрона. Здесь практически полностью реабсорбируются аминокислоты, глюкоза, витамины, белки, микроэлементы, значительное количество ионов Na , Cl-, НСО- и многие другие вещества. В петле Генле, дистальном отделе канальца и собирательных трубочках всасываются электролиты и вода.

Облигатная реабсорбция происходит в проксимальных канальцах, факультативная – в дистальных.

Обратное всасывание различных веществ в канальцах может происходить пассивно и активно. Пассивный транспорт происходит без затраты энергии по электрохимическому, концентрационному или осмотическому градиентам. С помощью пассивного транспорта осуществляется реабсорбция воды, хлора, мочевины.

Активным транспортом называют перенос веществ против электрохим. и концентр. градиентов. Причем различают первично-активный и вторично-активный транспорт. Первично-активный транспорт происходит с затратой энергии клетки. Примером служит перенос ионов Na с помощью фермента Na , К — АТФазы, использующей энергию АТФ. При вторично-активном транспорте перенос вещества осуществляется за счет энергии транспорта другого вещества. Механизмом вторично-активного транспорта реабсорбируются глюкоза и аминокислоты.

Все реабсорбируемые вещ-ва делятся на пороговые и непороговые. Пороговые – выводятся из организма при повышенной их кон-и в плазме крови («порог выведения»), обычно они реабсорбируются полностью (глюкоза, аминок-ты). Беспороговые вещ-ва – выводятся из организма при любой их кон-и в плазме крови. Одни из них не реабсорбируются вообще (креатинин, сульфаты), др. (мочевина, мочевая к-та) реабсорбируются не полностью.

Большое значение в механизмах реабсорбции воды и ионов натрия, а также концентрирования мочи имеет работа так называемой поворотно-противоточной множительной системы. Поворотно-противоточная система представлена параллельно расположенными коленами петли Генле и собирательной трубочкой, по которым жидкость движется в разных направлениях (противоточно). Эпителий нисходящего отдела петли пропускает воду, а эпителий восходящего колена непроницаем для воды, но способен активно переносить ионы натрия в тканевую жидкость, а через нее обратно в кровь. В проксимальном отделе происходит всасывание натрия и воды в эквивалентных количествах и моча здесь изотонична плазме крови. В нисходящем отделе петли нефрона реабсорбируется вода и моча становится более концентрированной (гипертонической). Отдача воды происходит пассивно за счет того, что в восходящем отделе одновременно осущ. активная реабсорбция ионов натрия. Поступая в тканевую жидкость, ионы натрия повышают в ней осмотическое давление, тем самым способствуя притягиванию в тканевую жидкость воды из нисходящего отдела. В то же время повышение концентрации мочи в петле нефрона за счет реабсорбции воды облегчает переход натрия из мочи в тканевую жидкость. Так как в восходящем отделе петли Генле реабсорбируется натрий, моча становится гипотоничной. Поступая далее в собирательные трубочки, представляющие собой третье колено противоточной системы, моча может сильно концентрироваться, если действует АДГ, повышающий проницаемость стенок для воды. В данном случае по мере продвижения по собирательным трубочкам в глубь мозгового вещества все больше и больше воды выходит в межтканевую жидкость, осмотическое давление которой повышено вследствие содержания в ней большого количества Na и мочевины, и моча становится все более концентрированной.

При поступлении больших количеств воды в организм почки, наоборот, выделяют большие объемы гипотонической мочи.

ОПРЕДЕЛНИЕ ВЕЛИЧИНЫ РЕАБСОРБЦИИ В КАНАЛЬЦАХ ПОЧКИ. Обратное всасывание веществ, или, иными словами, их транспорт (Т) из просвета канальцев в тканевую (межклеточную) жидкость и в кровь, при реабсорбции R (T^R) определяется по разности между количеством вещества X (F Рх fx), профильтровавшегося в клубочках, и количеством вещества, выделенного с мочой (U V).

 где F — объем клубочковой фильтрации, f_x — фракция вещества X, не связанная с белками в плазме по отношению к его общей концентрации в плазме крови, Р — концентрация вещества в плазме крови, V — концентрация вещества в моче.

По приведенной формуле рассчитывают абсолютное количество реаб-сорбируемого вещества. При вычислении относительной реабсорбции (%R) определяют долю вещества, подвергшуюся обратному всасыванию по отношению к количеству вещества, профильтровавшегося в клубочках:

% R = (1 — EFX) 100.

Для оценки реабсорбционной способности клеток проксимальных канальцев важное значение имеет определение максимальной величины транспорта глюкозы (Т_mG). Эту величину измеряют при полном насыщении глюкозой системы ее канальцевого транспорта. Для этого вводят в кровь раствор глюкозы и тем самым повышают ее концентрацию в клубочковом фильтрате до тех пор, пока значительное количество глюкозы не начнет выделяться с мочой:

T_mG = F P _G — U _G V,

где F — клубочковая фильтрация, P_G — концентрация глюкозы в плазме крови, a U_G — концентрация глюкозы в моче; Т_m — максимальный канальцевый транспорт изучаемого вещества. Величина Т_mG характеризует полную загрузку системы транспорта глюкозы; у мужчин эта величина равна 375 мг/мин, а у женщин — 303 мг/мин при расчете на 1,73 м2 поверхности тела.

1) Глюкоза. Она поступает из просвета канальца в клетки проксимального канальца с помощью специального переносчика, который должен обязательно присоединить ион Na . Перемещение этого комплекса внутрь клетки осуществляется пассивно по электрохимическому и концентрационному градиентам для ионов Na . Низкая концентрация натрия в клетке, создающая градиент его концентрации между наружной и внутриклеточной средой, обеспечивается работой натрий-калиевого насоса базальной мембраны. В клетке этот комплекс распадается на составные компоненты. Внутри почечного эпителия создается высокая концентрация глюкозы, поэтому в дальнейшем по градиенту концентрации глюкоза переходит в интерстициальную ткань. Этот процесс осуществляется с участием переносчика за счет облегченной диффузии. Далее глюкоза уходит в кровоток. В норме при обычной концентрации глюкозы в крови и, соответственно, в первичной моче вся глюкоза реабсорбируется. При избытке глюкозы в крови, а значит, в первичной моче может произойти максимальная загрузка канальцевых систем транспорта, т.е. всех молекул-переносчиков. В этом случае глюкоза больше не сможет реабсорбироваться и появится в конечной моче (глюкозурия). Эта ситуация характеризуется понятием «максимальный канальцевый транспорт» (Тм). Величине максимального канальцевого транспорта соответствует старое понятие «почечный порог выведения». Для глюкозы эта величина составляет 10 ммоль/л.

2) Аминокислоты. Реабсорбция аминокислот происходит также по механизму сопряженного с Na транспорта. Профильтровавшиеся в клубочках аминокислоты на 90% реабсорбируются клетками проксимального канальца почки. Этот процесс осуществляется с помощью вторично-активного транспорта, т.е. энергия идет на работу натриевого насоса. Выделяют не менее 4 транспортных систем для переноса различных аминокислот (нейтральных, двуосновных, дикарбоксильных и иминокислот). Эти же системы транспорта действуют и в кишечнике для всасывания аминокислот.

3) Белок. В норме небольшое количество белка попадает в фильтрат и реабсорбируется. Процесс реабсорбции белка осуществляется с помощью пиноцитоза. Эпителий почечного канальца активно захватывает белок. Войдя в клетку, белок подвергается гидролизу со стороны ферментов лизосом и превращается в аминокислоты. Не все белки подвергаются гидролизу, часть их переходит в кровь в неизмененном виде. Этот процесс активный и требует энергии. За сутки с конечной мочой уходит не более 20—75 мг белка. Появление белка в моче носит название протеинурии. Протеинурия может быть и в физиологических условиях, например, после тяжелой мышечной работы. В основном протеинурия имеет место в патологии при нефритах, нефропатиях, при миеломной болезни.

4) Вода и электролиты. Вода реабсорбируется во всех отделах нефрона. В проксимальных извитых канальцах реабсорбируется около 2/3 всей воды. Около 15% реабсорбируется в петле Генле и 15% — в дистальных извитых канальцах и собирательных трубочках. Вода реабсорбируется пассивно за счет транспорта осмотически активных веществ: глюкозы, аминокислот, белков, ионов натрия, калия, кальция, хлора. При снижении реабсорбции осмотически активных веществ уменьшается и реабсорбция воды. Наличие глюкозы в конечной моче ведет к увеличению диуреза (полиурии).

Основным ионом, обеспечивающим пассивное всасывание воды, является натрий. Натрий, как указывалось выше, также необходим для транспорта глюкозы и аминокислот. Кроме того, он играет важную роль в создании осмотически активной среды в интерстиции мозгового слоя почки, благодаря чему происходит концентрирование мочи. Реабсорбция натрия совершается во всех отделах нефрона. Около 65% ионов натрия реабсорбируется в проксимальных канальцах, 25% — в петле нефрона, 9% — в дистальном извитом канальце и 1% — в собирательных трубочках.

Поступление натрия из первичной мочи через апикальную мембрану внутрь клетки канальцевого эпителия происходит пассивно по электрохим. и конц. градиентам. Выведение натрия из клетки через базолатеральные мембраны осуществляется активно с помощью Na , К — АТФазы. Так как энергия клеточного метаболизма расходуется на перенос натрия, транспорт его является первично-активным. Транспорт натрия в клетку может происходить за счет разных механизмов. Один из них — это обмен Na на Н (противоточный транспорт, или антипорт). В этом случае ион натрия переносится внутрь клетки, а ион водорода — наружу. Другой путь переноса натрия в клетку осуществляется с участием аминокислот, глюкозы. Это так наз. котранспорт, или симпорт. Частично реабсорбция натрия связана с секрецией калия.

Калий. Калий свободно фильтруется но 90% всасывается в проксимальном извитом канальце. 10% достигает дистальных отделов нефрона, где происходит наиболее тонкая регуляция содержания калия в моче за счет секреторных процессов. Выделение калия с мочой в прямой зависимости от его концентрации с плазмой. Содержание калия в моче увеличивается, если содержание его в плазме начинает превышать 4 ммол/л . Выведению калия способствует альдостерон, т.к. он способствует его секреции.

При болезни Адиссона в условиях сниженного образования альдостерона может возникнуть резкое повышение содержания калия в крови – гиперкалимия. Она опасна тем, что она вызывает аритмию в сердце. Повышенное содержание калия может вызвать остановку сердца в диастолу. Гиперкалимия сопровождается развитием ацидоза, при опухолях надпочечников и увеличении образования альдостерона концентрация калия в плазме уменьшается. Развивается гипокалимия вместе с метаболическим алкалозом. Гипокалимия приводит к гиперполяризации нервных мембран и возникновению параличей.

5) Мочевина. Cвободно фильтруется в клубочках. В проксимальном канальце часть мочевины пассивно реабсорбируется за счет градиента концентрации, который возникает вследствие концентрирования мочи. Остальная часть мочевины доходит до собирательных трубочек. В собирательных трубочках под влиянием АДГ происходит реабсорбция воды и концентрация мочевины повышается. АДГ усиливает проницаемость стенки и для мочевины, и она переходит в мозговое вещество почки, создавая здесь примерно 50% осмот. давления. Из интерстиция по концентрационному градиенту мочевина диффундирует в петлю Генле и вновь поступает в дистальные канальцы и собирательные трубочки. Таким образом совершается внутрипочечный круговорот мочевины. В случае водного диуреза всасывание воды в дистальном отделе нефрона прекращается, а мочевины выводится больше. Таким образом ее экскреция зависит от диуреза.

6) Слабые органические кислоты и основания. Реабсорбция слабых кислот и оснований зависит от того, в какой форме они находятся — в ионизированной или неионизированной. Слабые основания и кислоты в ионизированном состоянии не реабсорбируются и выводятся с мочой. Степень ионизации оснований увеличивается в кислой среде, поэтому они с большей скоростью экскретируются с кислой мочой, слабые кислоты, напротив, быстрее выводятся с щелочной мочой. Это имеет большое значение, так как многие лекарственные вещества являются слабыми основаниями или слабыми кислотами. Поэтому при отравлении ацетилсалициловой кислотой или фенобарбиталом (слабыми кислотами) необходимо вводить щелочные растворы (NaHC03), для того чтобы перевести эти кислоты в ионизированное состояние, тем самым способствуя их быстрому выведению из организма. Для быстрой экскреции слабых оснований необходимо вводить в кровь кислые продукты для закисления мочи.

Канальцевая секреция — это транспорт веществ из крови в просвет канальцев (мочу). Канальцевая секреция позволяет быстро экскретировать некоторые ионы, например калия, органические кислоты (мочевая кислота) и основания (холин, гуанидин), включая ряд чужеродных организму веществ, таких как антибиотики (пенициллин), рентгеноконтрастные вещества (диодраст), красители (феноловый красный), парааминогиппуровую кислоту — ПАГ. Канальцевая секреция — преимущественно активный процесс, происходящий с затратами энергии для транспорта веществ против концентрационного или электрохимического градиентов. В эпителии канальцев существуют разные системы транспорта (переносчики) для секреции органических кислот и органических оснований.

Транспортные секретирующие механизмы обладают свойством адаптации, т.е. при длительном поступлении вещества в кровоток количество транспортных систем за счет белкового синтеза постепенно увеличивается. Данный факт необходимо учитывать, например, при лечении пенициллином. Так как очищение крови от него постепенно возрастает, требуется увеличение дозировки для поддержания необходимой терапевтической концентрации.

Так как при невысоких концентрациях в крови ПАГ или диодраста они полностью удаляются из крови при однократном прохождении через почку путем секреции клетками проксимальных канальцев, это позволило, определяя клиренс этих веществ, получить значение объема плазмы крови, которое протекает по сосудам коркового вещества почки, т.е. эффективного почечного плазмотока. Зная гематокрит, можно рассчитать и величину коркового кровотока в почке.

Кроме того, канальцевый эпителий синтезирует и секретирует вещества, образующиеся в самих клетках эпителия, например, аммиак (путем дезаминирования некоторых аминокислот), гиппуровую кислоту (из бензойной кислоты и гликокола), которые выделяются с мочой, а также ренин, простагландины, глюкозу почек, поступающие в кровь.

МЕХАНИЗМ. В выделении продуктов обмена и чужеродных веществ имеет значение их секреция из крови в просвет канальца против концентрационного и электрохимического градиентов. Этот дополнительный механизм выделения ряда веществ, помимо их фильтрации в клубочках, позволяет быстро экскретировать некоторые органические кислоты и основания, а также некоторые ионы, например К . Секреция органических кислот (феноловый красный, ПАГ, диодраст, пенициллин) и органических оснований (холин) происходит в проксимальном сегменте нефрона и обусловлена функционированием специальных систем транспорта. Калий секретируется в конечных частях дистального сегмента и собирательных трубках.

Рассмотрим механизм процесса секреции органических кислот на примере выделения почкой ПАГ. При введении ПАГ в кровь человека ее выделение с мочой зависит от фильтрации в клубочках и секреции клетками канальцев. Когда секреция ПАГ достигает максимального уровня (Тm_РАН), она становится постоянной и не зависит от содержания ПАГ в плазме крови. Механизм секреции органических кислот включает ряд этапов. В базальной плазматической мембране имеется Na -K -ATФaзa, которая удаляет из клетки ионы Na и способствует поступлению в клетку ионов К . Более низкая концентрация в цитоплазме ионов Na позволяет поступать внутрь клетки ионам Na по градиенту концентрации при участии натриевых котранспортеров. Один из типов такого котранспортера способствует поступлению через базальную плазматическую мембрану а-кетоглутарата и Na . В этой же мембране имеется анионный обменник, который удаляет из цитоплазмы а-кетоглутарат в обмен на поступающий из межклеточной жидкости в клетку парааминогпппурат, диодраст или некоторые иные органические кислоты. Это вещество движется по клетке в сторону люминальной мембраны и через нее проходит в просвет канальца по механизму облегченной диффузии. Угнетение дыхания цианидами, разобщение дыхания и окислительного фосфорилирования в присутствии динитрофенола снижают и прекращают секрецию. Уровень секреции зависит от числа переносчиков в мембране. Секреция ПАГ возрастает пропорционально увеличению концентрации ПАГ в крови до тех пор, пока все молекулы переносчика не насыщаются ПАГ. Максимальная скорость транспорта ПАГ достигается в тот момент, когда количество ПАГ, доступное для транспорта, становится равным количеству молекул переносчика, которые могут образовывать комплекс с ПАГ.

Поступившая в клетку ПАГ движется по цитоплазме к апикальной мембране и с помощью имеющегося в ней специального механизма выделяется в просвет канальца. Способность клеток почки к секреции органических кислот и оснований носит адаптивный характер. Если в течение нескольких дней часто инъецировать ПАГ (или пенициллин), то интенсивность секреции возрастает. Это обусловлено тем, что в клетках проксимальных канальцев при участии систем белкового синтеза вырабатываются вещества, являющиеся необходимыми компонентами процесса переноса через мембрану органических веществ.

Подобно секреции органических кислот, секреция органических оснований (например, холин) происходит в проксимальном сегменте нефрона и характеризуется Тm. Системы секреции органических кислот и оснований функционируют независимо друг от друга, при угнетении секреции органических кислот секреция оснований не нарушается.

ОПРЕДЕЛНИЕ ВЕЛИЧИНЫ КАНАЛЬЦЕВОЙ СЕКРЕЦИИ. Секреторную функцию проксим. канальцев измеряют с помощью веществ, которые выделяются из организма главным образом посредством канальцевой секреции. В кровь вводят ПАГ (или диодраст) вместе с инулином, который служит для измерения клубочковой фильтрации. Величина транспорта (Т) органического вещества (T^s_РАН) при секреции (S) его из крови в просвет канальца определяется по разности между количеством этого вещества, выделенным почкой (U_ран V), и количеством попавшего в мочу вследствие фильтрации в (С_ln Р_РАН);

Приведенная формула характеризует величину секреции вещества почкой при любом уровне загрузки секреторной системы. В то же время мерой работы секреторного аппарата почки служит его максимальная загрузка.При условии полного насыщения секреторного аппарата ПАГ определяется величина максимального канальцевого транспорта ПАГ (Тm_РАН). которая является мерой количества функционирующих клеток проксимальных канальцев. У человека Тm_РАН составляет 80 мг/мин на 1,73 м2 поверхности тела.

Формирование конечной мочи заканчивается в собирательных трубках. Пройдя собирательные трубки, моча по выводным протокам попадает в лоханку, а затем в мочевой пузырь, где состав мочи уже не изменяется. С помощью почек из организма выводятся практически все азотсодержащие продукты обмена белков, содержание которых в моче, как и некоторых других веществ, например глюкозы, свидетельствует о состоянии функции не только почек, но и некоторых других систем организма.

С мочой за сутки выделяется 25—35 г мочевины, 0,5—1 г мочевой кислоты, 0,4— 1,2 г азота, входящего в состав аммиака (он выделяется в виде аммонийных солей), около 0,5 г аминокислот, 1,5 г креатинина, который образуется из креатинфосфата мышц, 1,5— 3 г калия, 3—6 г натрия. Всего с мочой за сутки выделяется около 20 г минеральных веществ и около 60 г органических веществ. В норме концентрация азотсодержащих метаболитов в моче составляет: мочевины 5 ммоль/л, мочевой кислоты 0,25— 0,30 ммоль/л, креатинина 60—100 ммоль/л, аммиака 0,03—0,08 ммоль/л (0,6—1,3 г/сут). Концентрация ряда веществ в моче во много раз больше, чем в плазме крови: калия в моче в 7 раз больше, чем в плазме, мочевой кислоты — в 12 раз, фосфатов — в 16 раз, мочевины — в 67 раз, сульфатов — в 90 раз больше, чем в плазме. Конц. натрия в моче и в плазме крови одинакова, белков и глюкозы в моче в норме нет.

В моче может появиться глюкозапри содержании ее в крови свыше 10 ммоль/л, что возникает при чрезмерном потреблении сахара или в условиях патологии. Например, при недостаточной выработке в организме инсулина наблюдается глюкозурия, а за глюкозой как осмотически активным веществом идет вода. В осадке мочи, собранной за 12 ночных часов, содержится 0,3—1,8 млн лейкоцитов, 0—0,4 млн эритроцитов. В мочу попадают в небольших количествах производные продуктов гниения белков в кишечнике — фенола, индола, скатола. Эти вещества из кишечника попадают в кровь, в печени они обезвреживаются с помощью образования парных соединений с серной кислотой и выводятся из организма с мочой.

В моче содержатся пигменты, которые образуются из билирубина.Последний попадаетсначала в кишечник, где он превращается вуробилин и урохром, которые частично всасываютсяв кишечнике, попадают в кровь ивыделяются почками, что и определяет цветмочи. Пигментами мочи являются такжеокисленные в почке продукты гемоглобина.

С мочой выделяются производные гормоновкоры надпочечников, АДГ, эстрогена, катехоламины, витамины, ферменты — амилаза,липаза, трансаминаза, электролиты (Na , K ,Са2 ), в пат. случаях в моче могутпоявляться белок, ацетон, желчные кислоты.

Обычно за сутки выделяется 1—1,5 л конечноймочи, что составляет около 1 % первичноймочи, плотность конечной мочи1,005—1,025. Осмотическое давление еетакже вариабельно, чаще оно в 2—3 разабольше осмотического давления плазмыкрови, величина которого составляет 7,6 атм.Если бы моча была изотонична плазмекрови, требовалось бы в 4 раза больше водыдля выведения конечных продуктов обмена. При минимальном количестве выводимоймочи (400 мл/сут) ее осмотическое давлениеогромно — до 25 атм. Цвет: моча — прозрачная жидкость светло-желтого цвета. При отстаивании в моче выпадает осадок, который состоит из солей и слизи. Реакция мочи здорового человека преимущественно слабокислая. рН ее колеблется от 5,0 до 7,0. Реакция мочи может изменяться в зависимости от состава пищевых продуктов. При употреблении смешанной пищи (животного и растительного происхождения) моча человека имеет слабокислую реакцию. При питании преимущественно мясной пищей и другими продуктами, богатыми белками, реакция мочи становится кислой; растительная пища способствует переходу реакции мочи в нейтральную или даже щелочную.

Объем диуреза сильнозависит от температуры воздуха (при ее повышенииколичество выделяемой мочиуменьшается вследствие большого потоотделения),от времени суток: ночью диурезуменьшается. Мин. сут. объеммочи, достаточный для выполнения экскреторнойфункции почек, составляет 400 мл.Дальнейшее уменьшение выделения мочи(олигурия), например, при недостаточномпоступлении воды в организм приводит к нарушению выделительной функции почек.Выведение более 2000 мл мочи в сутки приобычном питьевом режиме называется полиурией. При отсутствии АДГ в крови в течении суток выводится 15 л мочи.

ОБЩИЙ АНАЛИЗ МОЧИ. Общий анализ мочи применяют в диагностике урологических и системных заболеваний. Он включает оценку ее цвета, запаха, прозрачности, определение относительной плотности, рН, содержания белка, концентрации глюкозы и кетоновых тел, а также исследование мочевого осадка (подсчитывают число лейкоцитов, эритроцитов, цилиндров и кристаллов солей). В лабораторных условиях мочу оценивают визуально, проводят скрининговые исследования с помощью специальных тест-полосок, рефрактометрию для определения относительной плотности и микроскопию мочевого осадка (после центрифугирования пробы мочи). Собирают не менее 15 мл мочи (можно использовать произвольно взятую порцию, но желательно — утреннюю).

Механизм мочеиспускания.

Образующаяся в почечных канальцах моча выделяется в почечную чашечку, а затем в фазе систолы почечной чашечки происходит опорожнение в почечную лоханку. Последняя постепенно заполняется мочой, и по достижении порога раздражения возникают импульсы от барорецепторов, сокращаются мышцы почечной лоханки, раскрывается просвет мочеточника, и моча благодаря сокращениям его стенки продвигается в мочевой пузырь (мочеточники входят в косом направлении, вследствие чего возникает клапанный аппарат; фун-я: не просходит обратный выход мочи в мочеточники). Объем мочи в пузыре постепенно увеличивается, его стенка растягивается, но вначале напряжение стенок не изменяется и давление в мочевом пузыре не растет. Когда объем мочи в пузыре достигает 150-200 мл, круто нарастает напряжение гладкомышечных стенок и повышается давление жидкости в его полости. Раздражение механорецепторов мочевого пузыря определяется растяжением его стенок, а не увеличением давления. Существенное значение имеет скорость наполнения пузыря: при быстром растяжении мочевого пузыря резко увеличивается импульсация в афферентных волокнах тазового нерва. После опорожнения пузыря напряжение стенки уменьшается и быстро снижается импульсация.

В процессе мочеиспускания моча выводится из мочевого пузыря в результате рефлекторного акта. Наступают сокращение гладкой мышцы стенки мочевого пузыря, расслабление внутреннего и наружного сфинктеров мочеиспускательного канала, сокращение мышц брюшной стенки и дна таза; в это же время происходит фиксация грудной стенки и диафрагмы. В результате моча, находившаяся в мочевом пузыре, выводится из него.

При раздражении механорецепторов мочевого пузыря импульсы по центростремительным нервам поступают в крестцовые отделы спинного мозга, во II — IV сегментах которого находится рефлекторный центр мочеиспускания. Первые позывы к мочеиспусканию появляются, когда объем содержимого пузыря = 150 мл, усиленный поток импульсов наступает при увел. объема до 200—300 мл. Спинальный центр мочеиспускания находится под влиянием вышележащих отделов мозга, изменяющих порог возбуждения рефлекса мочеиспускания. Тормозящие влияния на этот рефлекс исходят из коры большого мозга и среднего мозга, возбуждающие — из заднего гипоталамуса и переднего отдела моста мозга.

Возбуждение центра мочеиспускания вызывает импульсацию в парасимпатических волокнах тазовых внутренностных нервов, при этом стимулируется сокращение мышцы мочевого пузыря, давление в нем возрастает до 20—60 см вод. ст., расслабляется внутренний сфинктер мочеиспускательного канала. Поток импульсов к наружному сфинктеру мочеиспускательного канала уменьшается, его мышца — единственная исчерченная в мочевыводящих путях, иннервируемая соматическим нервом — ветвью полового нерва, расслабляется, и начинается мочеиспускание.

Раздражение рецепторов при растяжении стенки пузыря рефлекторно по эфферентным волокнам тазовых внутренностных нервов вызывает сокращение мышцы мочевого пузыря и расслабление его внутреннего сфинктера. Растяжение пузыря и продвижение мочи по мочеиспускательному каналу ведет к изменению импульсации в половом нерве, и наступает расслабление наружного сфинктера. Движение мочи по мочеиспускательному каналу играет важную роль в акте мочеиспускания, оно рефлекторно по афферентным волокнам полового нерва стимулирует сокращение мочевого пузыря. Поступление мочи в задние отделы мочеиспускательного канала и его растяжение способствуют сокращению мышцы мочевого пузыря. Передача афф. и эфф. импульсов этого рефлекса осуществляется по подчревному нерву.

НЕРВНАЯ СИСТЕМА регулирует гемодинамику почки, работу юкстагломерулярного аппарата, а также фильтрацию, реабсорбцию и секрецию. Раздражение симпат.х нервов, иннервирующих почку, которые являются преимущественно ветвями чревных нервов, приводит к сужению ее кров. сосудов. При сужении приносящих артериол уменьшаются фильтрационное давление и фильтрация. Сужение выносящих артериол сопровождается повышением фильтрац. давления и ростом фильтрации. Стимуляция симп. эфферентныхволокон приводит к увеличению реабсорбции натрия, воды. Раздражение парасимп. волокон, идущих в составе блуждающих нервов, вызывает усиление реабсорбции глюкозы и секреции органических кислот.

При болевых раздражениях диурез рефлекторно уменьшается вплоть до полного его прекращения (болевая анурия). Механизм этого явления заключается в сужении почечных сосудов в результате возбуждения симпатической нервной системы, усилении секреции катехоламинов надпочечниками и увеличении продукции антидиуретического гормона (вазопрессина).

Уменьшение и увеличение диуреза может быть вызвано условно-рефлекторным путем, что свидетельствует о выраженном влиянии высших отделов ЦНС на работу почек. ЦНС регулирует работу почек или непосредственно через вегетативные нервы, или через нейроны гипоталамуса, изменяя секрецию гормонов. В этом проявляется единство нервной и гуморальной регуляции.

ГУМОРАЛЬНАЯ СИСТЕМА — ведущая роль. На работу почек оказывают влияние многие гормоны, главными из которых являются антидиуретический гормон (АДГ), или вазопрессин, и альдостерон.

1) Антидиуретический гормон (АДГ), или вазопрессин, способствует реабсорбции воды в дистальных отделах нефрона путем увеличения проницаемости для воды стенок дистальных извитых канальцев и собирательных трубочек. Механизм действия АДГ заключается в активации фермента аденилатциклазы, который участвует в образовании цАМФ из АТФ. цАМФ активирует цАМФ-зависимые протеинкиназы, которые участвуют в фосфорилировании мембранных белков, что приводит к повышению проницаемости для воды мембраны и увеличению ее поверхности. Кроме того, АДГ активирует фермент гиалуронидазу, которая деполимеризует гиалуроновую кислоту межклеточного вещества, что обеспечивает пассивный межклеточный транспорт воды по осмотическому градиенту.

При избытке АДГ может наступить полное прекращение мочеобразования. Уменьшение секреции АДГ вызывает развитие тяжелого заболевания несахарного диабета (несахарного мочеизнурения). При этом заболевании выделяется большое кол-во светлой мочи с незнач. относительной плотностью (до 25 л в сутки).

АДГ имеет важное значение, как уже отмечалось выше, в поддержании осмотического давления крови, волюморегуляции.

2) Альдостерон увеличивает реабсорбцию ионов натрия и секрецию ионов калия и водорода клетками почечных канальцев. Одновременно возрастает реабсорбия воды, которая всасывается пассивно по осмотическому градиенту, создаваемому ионами Na , что приводит к уменьшению диуреза. Гормон уменьшает реабсорбцию кальция и магния в проксимальных отделах канальцев.

3) Натрийуретический гормон (атриальный пептид) усиливает выведение ионов натрия с мочой.

4) Паратгормон стимулирует реабсорбцию кальция и тормозит реабсорбцию фосфатов, что приводит к повышению концентрации ионов кальция в плазме крови и усилению выведения фосфатов с мочой. Кроме того, этот гормон угнетает реабсорбцию ионов натрия и HCO3- в проксимальных канальцах и активирует реабсорбцию магния в восходящем колене петли Генле.

5) Кальцитонин тормозит реабсорбцию кальция и фосфата.

6) Адреналин в малых дозах суживает просвет выносящих арте риол, в результате чего повышается гидростатическое давление, увеличиваются фильтрация и диурез. В больших дозах он вызывает сужение как выносящих, так и приносящих артериол, что приводит к уменьшению диуреза вплоть до анурии.

7) Инсулин. Недостаток этого гормона приводит к гипергликемии, глюкозурии, увеличению осмотического давления мочи и увеличению диуреза.

8) Тироксин усиливает обменные процессы, в результате чего в моче возрастает количество осмотически активных веществ, в частности азотистых, что приводит к увеличению диуреза.

9) Простагландины угнетают реабсорбцию натрия, стимулируют кровоток в мозговом веществе почки, увеличивают диурез.

10) Соматотропин и андрогены увел. секрецию некоторых веществ, например ПАГ.

11) Ренин-ангиотензин-альдостероновая система участвует в регуляции почечного и системного кровообращения, объема циркулирующей крови, электролитного баланса организма.

Весьма важными показателями для оценки мочеобразовательной функции почек в норме и патологии являются объем первичной мочи и почечный кровоток. Их можно рассчитать, определив почечный клиренс. Почечный клиренс — это объем плазмы крови в миллилитрах, полностью очищенной от какого-то вещества за 1 мин. Если вещество, попавшее из крови в первичную мочу, не реабсорбируется обратно в кровь, то плазма, профильтровавшаяся в первичную мочу и возвратившаяся с помощью реабсорбции обратно в кровь, будет полностью очищена от этого вещества.

Определение объема первичной мочи с помощью исследования клиренса какого-либо вещества можно сделать, если вещество не только свободно фильтруется (проходит в первичную мочу), но обратно не реабсорбируется, не секретируется и не вызывает физиологических эффектов. Такими веществамиявляются, например, креатинин, фруктоза, полисахарид инулин (С6Н10О5, мол. масса 5200). Указанные свойства этих веществ определяют равную концентрацию их в плазме крови и в первичной моче, а также равное количество их в первичной и конечной моче.

Исследуем клиренс по инулину. Если обозначим: Рин — концентрация инулина в плазме крови, С — количество первичной мочи, образовавшейся за 1 мин (клиренс по инулину), Uин — концентрация инулина в конечной моче, V — объем конечной мочи за 1 мин, то: Рин • С = Uин • V мочи, откуда

У мужчин со стандартной поверхностью тела 1,73 м2 образуется суммарно в обеих почках в среднем 125 мл первичной мочи в 1 мин (180 л/сут), у женщин — 110 мл, что составляет примерно 20 % плазмы крови, прошедшей через почку. Однако это усредненные показатели: объем клубочковой фильтрации в течение суток колеблется.

В клин. практике при определении почечного клиренса вместо инулина используют креатинин, так как для поддержания постоянной конц.и инулина в плазме крови или др.веществ их необходимо постоянно с помощью капельницы вводить в кровь, иначе определение будет неточным. Не реабсорбируется в кровь и инулин. Использование для этих целей вещества, которое является естественным компонентом плазмы крови, значительно упрощает процедуру.

Если клиренс какого-либо вещества равен клиренсу инулина, то оно выделяется только с помощью фильтрации, не реабсорбируется и не секретируется, как и инулин. Если клиренс этого вещества меньше клиренса инулина, то в-во после фильтрации частично реабсорбируется в канальцах. Если клиренс этого в-ва больше клиренса инулина, то вещество фильтруется и дополнительно секретируется в просвет канальцев.

Определение почечного кровотока с помощью исследования клиренса какого-либо вещества можно осуществить в том случае, если вещество свободно фильтруется, а остальная его часть, поступающая во вторичную сеть капилляров, секретируется в канальцы и обратно не реабсорбируется. В этих условиях кровь за однократное прохождение через почку полностью освобождается от используемого вещества. Клиренс такого вещества будет показывать почечный плазмоток (ППТ). Подобными свойствами обладает, например, парааминогиппуровая кислота (ПАГ). Поскольку количество ПАГ, содержащейся в плазме крови, прошедшей через почку, равно количеству ПАГ конечной мочи, то: Р_ПАГППТ = U_ПАГ • V мочи, отсюда

где Р_ПАГ— концентрация ПАГ в плазме крови, U_ПАГ — концентрация ПАГ в конечной моче, V мочи — объем конечной мочи. Используя показатель гематокрита (около 55 % объема крови приходится на плазму, около 45 % — на форменные элементы), легко вычислить кровоток через почку. Кровоток = ППТ объем ФЭК, прошедших через почку за этот же промежуток времени, т.е. полученный результат необходимо увеличить на 45 %. Через обе почки проходит примерно 1,3 л крови в 1 мин.

Следует, однако, заметить, что не существует таких веществ, почечная экскреция которых составляла бы 100 % за однократное прохождение крови через почку. Наиболее высока величина подобной экскреции для парааминогиппуровой кислоты (ПАГ) — 92 %, йодсодержащих рентгеноконтрастных веществ типа диодраста — 90 % и некоторых производных пенициллина — 92 %, т.е. клиренсы этих веществ отклоняются от величины ППТ не более чем на 8 %, на что легко сделать поправку.

Наиболее широко в клинической практике и в эксперименте проводится исследование состава моч (общий анализ мочи), с помощью чего можно судить о функциях почек и других систем организма. Например, появление глюкозы в моче свидетельствует, что она не полностью реабсорбируется в почках. Это может быть следствием избыточного содержания глюкозы в крови и является обычно следствием нарушения выработки инсулина панкреатической железой (В-клетками островков Лангерганса). Поэтому параллельно необходимо провести исследовании крови (как и в других случаях, например при определении скорости клубочковой фильтрации и почечного кровотока).

Гомойотермные организмы, к которым относится и человек, вырабатывают много тепла, отличаются относительным постоянством температуры тела, незначительно изменяющейся в течение суток.

Изотермия – постоянство температуры тела.

В поверхностных и глубоких участках тела человека температура различна. Внутренние части тела, составляющие примерно 50 % его массы, названы «ядром». Сюда условно относят мозг и внутренние органы. Температура «ядра» относительно стабильна. Например, температура крови правого предсердия, температура, определяемая в нижней трети пищевода вблизи сердца, в целом варьируют незначительно, составляя величину 36,7—37 °С. Вместе с тем в разных участках «ядра» показатели температуры могут различаться на 0,2—1,2 °С. Даже в головном мозге существует температурный градиент — от центральной части до коры. Для клин. целей оценка температуры «ядра» проводится в определенных легко доступных участках тела, температура которых практически не отличается от температуры «ядра». Такими участками явл. прямая кишка, полость рта, подмышечная впадина. Оральная (подъязычная) температура обычно ниже ректальной на 0,2—0,5 °С, аксиллярная (в области подмышечной ямки) ниже на 0,5—0,8 °С. При плотном прижатии руки к грудной клетке граница внутреннего слоя «ядра» почти доходит до подмышечной впадины, однако для достижения этого должно пройти около 10 мин. Аксиллярная температура здорового человека равна 36,0— 36,9 °С.

Температура поверхностного слоя тела толщиной 2,5 см или более, называемого «оболочкой» тела, характеризуется весьма большими различиями в разных участках и при разной температуре окр. среды. Иногда наблюдается асимметрия температур правых и левых участков «оболочки». При комфортной окр. температуре средняя температура кожи обнаженного человека составляет 33—34 °С. При этом температура кожи стопы значительно ниже температуры проксимальных участков нижних конечностей и в еще большей степени — туловища и головы. Температура кожи в области стопы в комфортных условиях может быть равна 24—28 °С, а при изменениях внешней температуры — 13—53 °С, что определяется двумя факторами — температурой внеш. среды и кровоснабжением кожи стопы.

В течение суток температура тела человека колеблется в диапазоне 0,3—1,5 °С, чаще 1,0 °С. Эти колебания основаны на эндогенном ритме, определяемом собственными «био. часами» организма, работа которых синхронизирована в режиме день-ночь. На ритм суточных температурных изменений накладываются другие ритмы с более продолжительными периодами. Наиболее известным и отчетливо выраженным среди них явл. ритм t- ных изменений, синхронизированных с менструальным циклом.

Температура тела определяется соотношением двух процессов — теплопродукции и теплоотдачи. Когда они не соответствуют друг другу и возникает угроза изменений температуры тела, процессы регуляции в составе функциональной системы терморегуляции адаптивно меняют теплопродукцию (хим. терморегуляция) и теплоотдачу (физ. терморегуляция). Тем самым обеспечивается относительная стабильность температурной константы внутренней среды организма, что было названо К.Бернаром основой «свободной, независимой жизни». Температура тела обнаженного человека может оставаться стабильной в течение нескольких минут при изменениях температуры окружающей среды в пределах 21—53 °С.

Зона температурного комфорта – термонейтральная зона – человека зависит от характера внешней среды, её температуры, влажности, наличия предметов с иной t по сравнению с t-ой тела. В опр. условиях развивается состояние температурного комфорта, при этом активность механизмов терморегуляции оказывается минимальной. Зона комфорта при влажности около 50% и равенстве температур воздуха и стен помещения для легко одетого человека, находящегося в положении сидя, соответствует температуре 25-26. Для обнажённого человека t комфорта в этих условиях смещается к 28.

За пределами зоны комфорта в организме развиваются адаптивные изменения процессов теплопродукции и теплоотдачи, обеспечивающие постоянство t тела. Диапазон температур за пределами зоны комфорта – регулируемый диапазон (границы адаптации). За пределами этого диапазона механизмы терморегуляции оказываются недостаточными, что приводит в гипо- или гипертермии. Согласно закону охлаждения Ньютона, отданное телом тепло пропорц. разности температуры тела и окр. среды.

Наряду с процессами выработки тепла в организме постоянно происходит его отдача. Она осуществляется за счет теплопроведения, конвекции, теплоизлучения, испарения. Кроме этого, некоторое количество тепла расходуется на нагревание пищи (до 14 %) и теряется с экскрементами (до 1 %).

Кровь, оттекая от «ядра» тела, а также от работающих мышц, несет тепло к «оболочке». Температура окружающей среды может быть значительно ниже, чем t поверхности кожи, может быть одинаковой с ней или значительно превышать ее. Чем ниже t окр. среды, тем интенсивнее теплоотдача. В этих условиях ее интенсивность определяется кол-вом теплой крови, прошедшей через сосуды кожи, которое зависит от суммарного просвета капилляров кожи и величины объемного кровотока в них.

На холоде кров. сосуды кожи (артериолы) суживаются. При этом большее кол-во крови поступает в сосуды брюшной полости и тем самым ограничивается теплоотдача. Поверхностные слои кожи, получая меньше теплой крови, меньше отдают тепла в окр. среду. При сильном охлаждении кожи происходит открытие артериовенозных анастомозов, что значительно уменьшает кол-во крови, поступающей в капилляры, и в итоге снижает теплоотдачу. Так, кровоток к коже кисти руки при температуре ниже 15°С уменьшается почти в 6 раз. При более значительном охлаждении сосуды кожи могут спазмироваться, а кровоток в них уменьшается вплоть до холодового стаза, т.е. до полной остановки.

Перераспределение крови, происходящее на холоде, — уменьшение количества крови, циркулирующей через поверхностные сосуды, и увеличение количества крови, проходящей через сосуды внутренних органов, способствуют сохранению тепла во внутренних органах. При повышении t окр. среды сосуды кожи расширяются, количество крови, циркулирующей в них, увеличивается, что способствует теплоотдаче.

Интенсивность теплоотдачи определяется не только соотношением t кожи и окр. среды. Она зависит и от др. факторов. Одежда уменьшает теплоотдачу. Потере тепла препятствует и тот слой неподвижного воздуха, который находится между одеждой и кожей, так как воздух — плохой проводник тепла.

Теплоизолирующие свойства одежды тем выше, чем мельче ячеистость ее структуры, содержащей воздух. Этим объясняются хорошие теплоизолирующие свойства шерстяной и меховой одежды. Наоборот, обнаженное тело теряет тепло, так как воздух на его поверхности все время сменяется. Поэтому температура кожи обнаженных частей тела намного ниже, чем одетых.

У человека в состоянии покоя в закрытом помещении либо в безветренную погоду при температуре воздуха в зоне комфорта и суммарной теплоотдаче, равной 419 кДж (100 ккал) в час, путем теплоизлучения и теплопроведения теряется 66 % испарения воды, пота — 19 %, конвекции — 15 % от общей потери тепла организмом. Однако при количественном изменении соотношения таких факторов, как температура «ядра», интенсивность объемного кровотока в капиллярах кожи, t внешней среды, ее влажность и др.погодные условия, качество одежды, обуви, а также интенсивность теплообразования, весьма существенно влияют на соотношение конвекции, теплопроведения, теплоизлучения и.

1) Теплопроведение — отдача тепла путем прямого контакта кожи с др. телами и предметами. Чем выше температура тела по отношению к температуре предметов, с которыми кожа соприкасается, тем интенсивнее теплоотдача теплопроведением. Общее количество теплопотерь этим путем прямо пропорционально времени контакта и площади соприкосновения кожи с более холодными предметами. Чем ниже теплопроводность кожи (толщина жирового слоя у человека), чем ниже теплопроводность одежды, тем ниже уровень теплоотдачи путем теплопроведения. Влажный воздух, пребывание в холодной воде, влажная одежда значительно усиливают теплопотери путем теплопроведения. Поэтому погружение в бассейн с холодной водой (например, после разогревания в финской бане) сопровождается большими потерями тепла путем теплопроведения. Когда же температура среды и предметов, с которыми имеется соприкосновение, уравнивается с температурой кожи, теплоотдача путем теплопроведения прекращается. Если же температура среды или предметов становится выше, чем температура кожи, происходит нагревание кожи и тела.

2) Конвекция — перенос тепла движущейся средой (воздух, вода). Прилегающий к коже слой воздуха нагревается до температуры тела и затем, как более легкий, замещается более плотным холодным воздухом. Чем больше разница между температурой кожи и воздуха, тем интенсивнее этот путь теплоотдачи. При выравнивании температур кожи и воздуха конвекция, как путь теплоотдачи, становится неэффективной. Если же температура воздуха больше температуры кожи, то происходит не теплоотдача, а нагревание кожи.

Теплоотдача путем конвекции значительно возрастает при ветре, находясь в прямой зависимости от скорости воздушных потоков, обтекающих обнаженные участки кожи.

3) Теплоизлучение (радиационное излучение). Если человек находится в помещении, где имеются холодные предметы большой теплоемкости (холодные стены, каменные колонны, металлические сейфы, холодильники, холодные окна и др.), его тело без всякого контакта или соприкосновения с этими предметами излучает в их направлении тепловые лучи инфракрасного диапазона (электромагнитные волны 5—20 мкм). Тело человека излучает в сторону холодных теплоемких предметов тепло через воздушную среду, разделяющую их, температура которой может быть ниже, чем температура кожи, либо равна ей, либо даже превышать ее. Теплоотдача путем излучения прямо пропорциональна площади обнаженной поверхности тела. Поверхность тела, укрытая одеждой, в теплоизлучении практически участия не принимает.

4) Испарение. Организм теряет тепло при испарении с поверхности кожи или слизистых оболочек воды или пота. Скрытая теплота парообразования составляет 0,58 ккал (2,43 кДж) на 1 г воды. Это значит, что при испарении с поверхности кожи или дых. путей каждого грамма воды организм отдает 0,58 ккал тепла.

В этих условиях на испарение приходится до 20 % всей теплоотдачи. При значительном снижении температуры окружающей среды потоотделение практически прекращается. Дыхание становится более редким и интенсивность парообразования через легкие снижается. В этих условиях доля испарения в общей теплоотдаче снижается, но возрастает роль теплоизлучения, конвекции, теплопроведения.

Чем выше температура окр. среды по отношению к температуре кожи, тем большее значение приобретает испарение как путь теплоотдачи, сохраняющий постоянство температуры тела.

Испарение воды зависит от относ. влажности воздуха. В насыщенном до 100 % водяными парами воздухе вода не испаряется. Поэтому при значит. влажности воздуха высокая t переносится тяжелее, чем при низкой влажности. В насыщенном водяными парами воздухе (например, в бане) пот выделяется в большом кол-ве, но не испаряется, а стекает с кожи. Такое потоотделение без испарения не эффективно, так как не способствует отдаче тепла. Только та часть пота, которая испаряется с поверхности кожи, имеет реальное значение для теплоотдачи. Эта часть пота составляет так называемое эффективное потоотделение.

Плохо переносится непроницаемая для воздуха одежда (защитная резиновая и др.), препятствующая испарению пота: слой воздуха между одеждой и телом быстро насыщается парами воды, и дальнейшее испарение пота прекращается. Человек плохо переносит сравнительно невысокую температуру окр. среды (32 °С) при влажном воздухе. В совершенно сухом воздухе человек может находиться без заметного перегревания в течение 2—3 ч при температуре 50—55 °С и 8—10 мин даже при температуре 100—110 °С.

Испарение как один из путей теплоотдачи у детей имеет существенные особенности. С одной стороны, процесс испарения воды через легкие ребенка достаточно интенсивен и даже превышает соответствующий показатель у взрослого. Однако потоотделение у детей значительно менее интенсивно, чем у взрослого человека, что резко снижает возможность теплоотдачи посредством испарения пота. Окончательно и в полном объеме потовые железы у детей созревают только к 5—7 годам.

Гипотермия. Нейрогуморальные реакции, направленные на поддержание изотермии тела при охлаждении. Использование гипотермии в медицине.

Если человек длит. время находится в условиях значительно пониженной температуры окружающей среды, температура тела может снизиться ниже нормального уровня. При снижении t ниже 36 °С развивается состояние, называемое гипотермией. Развитию гипотермии способствуют факторы, увеличивающие теплоотдачу, например, холодный воздух, движущийся с высокой скоростью, повышенная влажность. Переохлаждение развивается в три стадии.

1) Во время I стадии, компенсации, при снижении температуры среды обитания уменьшается теплоотдача и увеличивается теплопродукция.

2) Во II стадии, переходной, вследствие нарушения механизмов терморегуляции периферические сосуды расширяются, поэтому теплоотдача увеличивается и температура тела начинает быстро понижаться.

3) В III стадии, декомпенсации, теплоотдача еще более возрастает, а теплопродукция снижается, вследствие чего организм становится пойкилотермным и принимает температуру окр. среды. В этот период снижается активность ЦНС и возникает сон, происходит угнетение дыхания и кровообращения.

При температуре тела ниже 33°С активность центров терморегуляции подавляется, что ведет к снижению термоустойчивости. При этом сосуды кожи расширяются, теплая кровь приливает к коже из глубины тела («ядра»), что вызывает ощущение тепла, покоя; речевой контакт с замерзающим становится невозможным. При температуре тела 24 °С объем циркулирующей крови составляет 15—20 % от исходного; при температуре около 20 °С останавливается сердце и прекращается дыхание.

Холодовое воздействие

В ответ на охлаждение происходит возбуждение холодовых рецепторов кожи, импульсация от них поступает в центры гипоталамуса. От центра терморегуляции идут сигналы к эффекторам, в результате прежде всего уменьшается потоотделение, изменяется поза, происходит снижение притока крови на периферию посредством сужения сосудов. При воздействии холода сосуды кожи, главным образом артериолы, суживаются, поэтому большая часть крови поступает в сосуды внутренних областей тела. В поверхностных слоях кожи циркулирует меньшее кол-во крови, кожа охлаждается, поэтому умен. излучение и проведение тепла в окружающую среду. У человека по мере прохождения крови по крупным артериям рук и ног ее температура значительно снижается. Прохладная венозная кровь, возвращаясь внутрь тела по сосудам, расположенным близ артерий, получает большую долю тепла, отдаваемого артериальной кровью (противоточный теплообмен), что способствует возвращению части тепла к внутренним областям тела. При t=нулю, такая система не выгодна, так как в результате интенсивного обмена тепла между артериальной и венозной кровью температура конечностей может упасть ниже точки замерзания (отморожение).

При более интенсивном холодовом воздействии, когда, несмотря на сужение поверхностных сосудов и минимальное потоотделение, уровень средней температуры становится ниже, чем величина установочной температуры, активизируются процессы теплопродукции за счет механизмов:

1) сократительного термогенеза — продукции тепла в результате сокращения скелетных мышц;

2) несократительного (недрожательного) термогенеза — продукции тепла за счет активации гликолиза, гликогенолиза и липолиза в скелетных мышцах, печени, в буром жире.

При охлаждении происходит увеличение притока афф. нервных импульсов от холодовых рецепторов кожи в гипоталамус. В результате его нейроны возбуждаются и посылают через ядра среднего и продолговатого мозга поток эфф.х нервных импульсов к мотонейронам сп. мозга, которые усиливают ритмическую импульсацию, идущую к скелетным мышцам шеи, туловища и конечностей. Первоначально это проявляется в росте тонического напряжения мышцы, сокращений она при этом не совершает. При сравнительно слабом охлаждении в мышцах при их видимом покое возникают одиночные сокращения отдельных волокон, что позволяет повысить общую теплопродукцию на 20 — 40%. В терморегуляционный тонус последовательно вовлекаются мышцы подбородка, шеи, верхнего плечевого пояса, туловища, сгибатели конечностей. Этим объясняется принятие определенной позы, уменьшающей площадь поверхности тела, контактирующей с внешней средой. При дальнейшем охлаждении, когда начинается снижение внутренней t организма, возникает холодовая дрожь. В этом случае совершается минимальная механическая работа, и почти вся метаболическая энергия в мышце освобождается в виде тепла. Теплопродукция организма человека при холодовой мышечной дрожи увеличивается в 2 — 3 раза и более.

Одновременно через СНС и железы внутренней секреции происходит стимуляция обмена веществ, т.е. несократительного термогенеза. При действии холода нарастает выработка тропных гормонов гипофиза, происходит выброс катехоламинов из надпочечников и тироксина из щит. железы. Эти гормоны активируют ферменты, катализирующие гликогенолиз в скелетных мышцах и печени, а также липолиз в жировой ткани. В кровоток выделяются и в последующем окисляются с образованием большого количества тепла свободные жирные кислоты и глюкозофосфаты. Под влиянием гормонов происходит разобщение процессов окисления и фосфорилирования, поэтому большая часть энергии превращается в тепло. Норадреналин и адреналин вызывают быстрое, но непродолжительное увел. теплопродукции. Более продолжительное усиление обменных процессов достигается под влиянием гормонов щит. железы — тироксина и трийод-тиронина.

За счет сократительного и несократ. термогенеза теплообразование может возрастать в 3 — 5 раз.

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ГИПОТЕРМИИ В МЕДИЦИНЕ. При гипотермии, используемой при некоторых хирургических операциях, кроме охлаждения организма, применяют фармакологические препараты с целью блокирования приспособительных реакций, направленных на сохранение регулируемой температуры тела. В этой ситуации температура тела может без опасности для организма снижаться до 24—28°С, при этом уменьшается потребление мозгом кислорода. В таких условиях возникает возможность выключения деятельности органов дыхания или сердца на период 15—20 мин, что позволяет выполнить хирургическую операцию.

При продолжительном воздействии высокой температуры окр. среды система терморегуляции может оказаться несостоятельной и температура тела поднимется выше 37 °С. Такое состояние называют гипертермией. Температура тела 43—44 °С для человека считается верхним пределом, выше которого жизнь невозможна. При легкой форме теплового удара наблюдаются адинамия, головная боль, тошнота, дыхание и пульс учащены, зрачки расширены, t тела 37—38 °С. При средней тяжести отмечают интенсивную головную боль, рвоту, обмороки. При тяжелой форме теплового удар; сознание изменено, отмечаются судороги, бред, галлюцинации, темпера тура тела 41—42 °С.

При подъеме температуры тела в результате потери жидкости с потом уменьшается объем циркулирующей крови и повышается ее осмотическое давление. Организм в этих условиях стремится сохранить водный гомеостаз, даже если это идет в ущерб терморегуляторным реакциям, поэтому отдача тепла за счет потоотделения уменьшается, и температура тела устанавливается на более высоком уровне. Развивается чувство жажды, уменьшается диурез. Гипертермия наиболее легко развивается в условиях действия на организм внешней температуры, превышающей 37°С при 100% влажности воздуха, когда испарение пота или влаги с поверхности тела становится невозможным. В случае продолжительной гипертермии может возникнуть «тепловой удар». Это состояние организма характеризуется покраснением кожи в результате расширения периферических сосудов, отсутствием потоотделения, признаками нарушения функций ЦНС (нарушение ориентации, бред, судороги). В более легких случаях гипертермии может проявиться тепловой обморок, когда в результате резкого расширения периферических сосудов происходит падение артериального давления.

В процессе эволюции выработана особая ответная реакция организма на действие пирогенных факторов — лихорадка. Она является защитным механизмом, направленным против вирусов, микроорганизмов и чужеродных веществ. По степени подъема  t-ы различают: субфебрильную лихорадку (повышение температуры до 38°), умеренную (38-39°) и чрезмерную (выше 41°). Лихорадка — это состояние организма, при котором центр терморегуляции стимулирует повышение температуры тела. Это достигается перестраиванием механизма «установочной точки» на более высокую, чем в норме, температуру регуляции. Группа нейронов, осуществляющих анализ текущей средней температуры тела и ее сравнение с новым установленным значением, воспринимает нормальную температуру ядра тела как низкую. Включаются механизмы, активизирующие теплопродукцию (повышение терморегуляционного тонуса мышц, мышечная дрожь) и снижающие интенсивность теплоотдачи (сужение сосудов поверхности тела, принятие позы, уменьшающей площадь соприкосновения поверхности тела с внешней средой). Хотя субъективно в это время человек ощущает озноб, на самом деле температура тела повышается и вскоре достигает нового, установленного уровня регуляции. С этого момента начинается уравновешивание процессов выработки и отдачи тепла. В результате дрожь исчезает, расширяются поверхностные сосуды, повышается t кожи и поверхностных тканей. С момента, когда в организме достигается баланс интенсивностей теплопродукции и теплоотдачи, возникает ощущение тепла и исчезает озноб. Переход «установочной точки» на более высокий уровень происходит в результате действия на соответствующую группу нейронов преоптической области гипоталамуса экзогенных пирогенов: полисахариды дрожжей, липотейхоевую кислоту грамположительных микробов, белковые экзотоксины микробов, различные аллергены, лектины, содержащиеся в растительных продуктах, продукты активации комплемента, комплексы антиген-антитело, продукты распада собственных тканей после их поступления в кровь. Попав в кровь, они активируют высвобождение из лейкоцитов эндогенного пирогена (лейкоцитарного пирогена) — интерлейкина. Выработка эндогенных пирогенов происходит в нейтрофилах, эозинофилах, моноцитах, гистиоцитах, клетках Купфера. Эндогенными пирогенами являются пептиды: интерлейкины в формах а и р, фактор некроза опухолей, а-интерферон.

Тепловое воздействие.

При повышении температуры окр. среды, прямом действии теплового излучения, увеличении теплопродукции организма поддержание температурного гомеостаза осуществляется главным образом за счет регуляции теплоотдачи. Ответная реакция организма на действие высоких температур выражается прежде всего в расширении поверхностных кровеносных сосудов, повышении температуры кожи, усилении потоотделения, возникновении тепловой одышки, изменении поведения и позы, способствующих интенсивной теплоотдаче, про­исходит также незначительное снижение уровня обмена веществ.

Повышение температуры среды воспринимается тепловыми рецепторами, импульсация от них поступает в центры гипоталамуса. В ответ происходит рефлекторное расширение сосудов кожи (вследствие снижения симпатического вазоконстрикторного тонуса), в результате кожный кровоток резко усиливается и кожа приобретает красный цвет, ее температура повышается и избыток тепла рассеивается от поверхности тела за счет теплоизлучения, теплопроведения и конвекции. Кровь возвращается к внутренним областям тела по венам, лежащим под самой поверхностью кожи, минуя противоточный теплообменник, благодаря чему снижается количество тепла, которое она получает от артериальной крови. Близость этих вен к кожной поверхности увеличивает охлаждение венозной крови, возвращающейся к внутренним областям тела. У человека максимальное расширение сосудов кожи от состояния максимального сужения уменьшает общую величину теплоизоляции кожного покрова в среднем в 6 раз. Не все участки поверхности кожи равноценно участвуют в теплоотдаче. Особое значение имеют кисти рук, от них может быть отведено до 60% теплопродукции основного обмена, хотя их площадь составляет лишь около 6% от общей поверхности тела.

Если уровень температуры тела, несмотря на расширение поверхностных сосудов, продолжает увеличиваться, в действие вступает другая реакция физической терморегуляции — происходит резкое усиление потоотделения. Процесс просачивания воды через эпителий и последующего ее испарения называется неощутимой перспирацией. За счет этого процесса поглощается примерно 20% теплопродукции основного обмена. Неощутимая перспирация не регулируется и мало зависит от температуры окружающей среды. Поэтому при угрозе перегревания симпатическая нервная система стимулирует работу потовых желез. Возбуждаются эфф. нейроны центра теплоотдачи, которые активируют симпатические нейроны и постгангл. волокна, идущие к потовым железам и являющиеся холинергическими, ацетилхолин повышает активность потовых желез за счет взаимодействия с их М-холинорецепторами. В условиях очень высокой температуры отдача тепла путем испарения пота становится единственным способом поддержания теплового баланса. В насыщенном водяными парами теплом воздухе испарение жидкости с поверхности кожи ухудшается, теплоотдача затрудняется и температурный гомеостаз может нарушиться.