Виконавчі органи Апарат регуляції

Дослідження механізмів утворення сечі.

· Система виділення – це сукупність виконавчих органів та апарату регуляції, що здійснюють виведення з організму а) продуктів кінцевого метаболізму, б) чужорідних речовин, г) надлишку речовин і тим самим приймають участь у підтримці гомеостазу.

· До виконавчих структур належать:

- нирки, які шляхом утворення сечі здійснюють виведення з організму: а) продуктів кінцевого метаболізму, зокрема, білкового б) сторонніх речовин, г) надлишку речовин і, тим самим, приймають участь у підтримці гомеостазу

- шкіра, травний канал та його секреторні залози беруть участь виділенні кінцевих продуктів азотистого обміну, деяких сторонніх речовин, легені беруть участь у виділенні летючих продуктів кінцевого метаболізму та сторонніх летючих речовин.

 

 

Виконавчі органи Апарат регуляції

Шкіра Нервова Гуморальна

Травний канал регуляція регуляція

Легені

· Нирки є головним парним органом системи виділення. Структурною і функціональною одиницею нирок є нефрон, бо утворення сечі здійснюється в нефронах. Нирки мають понад 1млн нефронів. Сеча, яка утворюється в нефронах, надходить до сечовивідних шляхів, сечового міхура і виводиться з нього назовні завдяки довільній регуляції сечовипускання. За добу утворюється 1 – 1,8 л сечі (добовий діурез)

· Нефрон має а)клубочок(близько 200 мкм у діаметрі), до складу якого входить сітка кровоносних капілярів, яка вдавлена в капсулу нефрона (Шумлянського – Боумена), б)проксимальний звивистий каналець (довжина близько 15 мм, діаметр-55 мкм), в) петлю Генле (довжина тонкого сегмента –2-14 мм, товстого висхідного сегмента – 12 мм), г) дистальний звивистий каналець(довжина близько 5 мм),який впадає у збірні трубочки (довжина близько 20 мм), що не входять до складу нефрону, але за функцією належать до дистального відділу нефрону.

· Кровопостачання нирок. Через нирки проходить 1250 мл крові за 1 хвилину (20-25% хвилинного об’єму крові), що обумовлено їх функцією виділення.Ниркова артерія (a. renalis) відходить від аорти, розгалужується на систему артерій меншого діаметру, міжчасточкові артерії дають початок аферентним артеріолам (vaz afftrens), кожна з них поділяєтьсяна сітку капілярів, які формують пучок клубочкових судин (чудесна сітка), капіляри зливаються, утворюючи еферентну артеріолу (vaz еffеrens), яка дає початок перитубулярним капілярам, а ті несуть кров до міжчасточкових вен нирки.

· Механізми сечоутворення. В основі утворення сечі лежать три процеси:

1) фільтрація плазми крові з капілярів клубочка в капсулу нефрона, наслідком чого є утворення первинної сечі, яка за складом є ультрафільтратом плазми крові – майже не містить білків

2) реабсорбція – повернення в кров з канальцевої частини нефрону речовин, які необхідні в організмі, та води,

3) секреція – транспорт з плазми крові у проксимальні та дистальні канальці речовин, які підлягають виділенню з організму – їх екскреція. Наслідком цих процесів є утворення кінцевої сечі, яка надходить у сечовивідні шляхи.

· Механізми фільтрації у клубочках нефрона. Фільтрація плазми крові з капілярів у капсулу нефрона здійснюється завдяки градієнту тисків, який є ефективним фільтраційним тиском (ЕФТ). Сила, яка сприяє фільтрації, є гідростатичний тиск крові в капілярах клубочка (Р_к),він вищий, ніж в інших капілярах, і становить 65 (за деякими авторами - 45) мм рт.ст., причина цього та, що аферентні артеріоли – це короткі прямі гілки міжчасточкових артерій, що мають малий опір, крім того, еферентні артеріоли мають порівняно великий опір, бо їх діаметр менший за діаметр аферентної артеріоли. Силою, яка протидіє фільтрації, є сила онкотичного тиску плазми крові (Р_о) – 25 мм рт.ст., бо білки плазми майже не проходять через базальну мембрану капілярів клубочка (нирковий фільтр) і вода за осмотичним градієнтом рухається у напрямку більшої концентрації білків плазми у капілярах. Силою, яка також протидіє фільтрації, є сила гідростатичного тиску первинної сечі (Р_кап) у капсулі нефрона, яка утворилась шляхом фільтрації, вона становить 10 мм рт.ст. Виходячи з зазначеного

ЕФТ = Р_к - Р_о- Р_кап, а саме:

65 –25 – 15 = 25 мм рт ст.

 

Капіляр клубочка

 

 

Р_кап

 

Капсула нефрона

Проксимальний

каналець

Схема, що пояснює механізми клубочкової фільтрації

· Склад первинної сечі за вмістом і концентрацією речовин такий самий, як і плазми крові, за винятком білків, які не фільтруються. Це ультрафільтрат плазми крові. Ендотелій капілярів є фенестрованим і всі речовини легко проходять через нього. Базальна мембрана є нирковим фільтром і має розмір щілин (пор) близько 4-8 нм та негативний заряд завдяки сіалопротеїнам, що утруднює фільтрацію негативно заряджених молекул, зокрема білків плазми крові не тільки завдяки розміру їх молекул, а і тому, що білки також мають від’ємний заряд. Молекулярна маса 80000 –це абсолютна межа для проходження частин через пори

· Швидкість клубочкової фільтрації (ШКФ) – це кількість первинної сечі, що утворюється за 1 хвилину шляхом фільтрації. Вона становить: у чоловіків – 125 мл/хв., у жінок – 110 мл/хв. на стандартну поверхню тіла (1,73 м²). ШКФ залежить від величини ЕФТ і коефіцієнта фільтрації – КФ, який характеризує проникність базальної мембрани капілярів клубочка і кількість функціонуючих клубочків (площу фільтрації):

ШКФ = ЕФТ х КФ

· Кліренс – це об’єм плазми, яка очищається від певної речовини під час проходження крові через нирки за 1 хвилину. Якщо очищення плазми відбувається тільки шляхом фільтрації і в канальцевій частині нефрону не відбуваються процеси реабсорбції чи секреції цієї речовини, то величина кліренса відображає ШКФ. Такою. речовиною є інулін (полісахарид фруктози), введення якого дозволяє визначити кліренс (С_ім), бо кількість інуліну, яка профільтрувалась і знаходилась у первинній сечі, дорівнюватиме його кількості у кінцевій сечі. Виміривши об’єм кінцевої сечі (V) у мл/хв, концентрацію його у кінцевій сечі (Uin) у ммоль/л, концентрацію інуліну в плазмі крові (Pin), визначають

Cin = (Uin x V) : Pin

· Канальцева реабсорбція. Первинна сеча, проходячи по канальцях та збиральних трубочках, зазнає значних змін перед тим, як перетворитись на кінцеву сечу – зменшується її кількість і якість завдяки реабсорбції речовин і води

1) Проксимальні звивисті канальці: тут реабсорбуються повністю амінокислоти, глюкоза (якщо концентрація не перевищує порогову величину – 10 ммоль/л), вітаміни, мікроелементи. В цьому ж відділи реабсорбуються нeорганічні солі Na⁺, К⁺, Ca²⁺, Mg²⁺, Cl ^-, HCO ^–₃, тобто ті речовини, які потрібні організму. Механізм реабсорбції майже всіх речовин пов’язаний з реабсорбцією іонів натрію, транспорт якого здійснюється активно. Слідом за речовинами за осмотичним градієнтом у проксимальних звивистих канальцях здійснюється реабсорбція 2/3 води з тої, яка профільтрувалась. Це ізоосмотична реабсорбція води, бо осмотична концентрація сечі у проксимальних канальцях і в плазмі крові однакові і становлять 300 мосм/л.

Капіляр Проксимальний каналець

Сеча

Na⁺

глюкоза

Na⁺

АМК

Схема проксимального канальця нефрону, що пояснює 1) механізми реабсорбції іонів натрію, який пасивно входить через апікальну мембрану епітелію канальців за градієнтом концентрації та електрохімічним градієнтом і разом з ним транспортується глюкоза або амінокислоти (АМК) – вторинний активний транспорт, у перитубулярні капіляри глюкоза та АМК надходять шляхом дифузії; 2) на базо-латеральній мембрані епітелію канальців іони натрію транспортуються в кров завдяки роботі натрій-калієвого насосу, який одночасно транспортує з крові в клітини епітелію іони калію

3.Петля Генле – поворотно-протипоточний механізм: а) низхідний тонкий і товстий висхідний відділи петлі Генле функціонують залежно один від одного, б) низхідний відділ петлі має плоский епітелій і саме тут здійснюється реабсорбція води пасивно за осмотичним градієнтом, який створюється висхідним відділом петлі нефрона, внаслідок реабсорбції води осмотична концентрація сечі збільшується з 300 мосм/л до 1200 (1450) мосм/л у коліні петлі Генле, б) висхідний відділ петлі нефрона має циліндричний епітелій, завдяки якому здійснюється активний транспорт іонів натрію через базолатеральні мембрани епітелію і пасивний вхід іонів натрію через апікальні мембрани, поєднаний з транспортом іону калію і двох іонів хлору, але цей відділ не пропускає воду, що призводить до зменшення осмотичної концентрації сечі (з 1200 мосм/л до 100 мосм/л), яка надходить у дистальний звивистий каналець. У петлі Генле реабсорбується до 15-20% води.

300 300 300

Na⁺ Н₂О

300 300 100 300 300

---------------------------------------------------------------------------------------------

400 400 400 200 400 400

Н₂О Н₂О Н₂О

Na⁺ Na⁺

600 600 600 400 600 600

Na⁺ Na⁺

Н₂О Н₂О Н₂О

Na⁺ Na⁺

800 800 800 600 900 800

Н₂О Н₂О Н₂О

Na⁺ Na⁺

1000 1000 1000 800 1000 1000

Н₂О Н₂О Na⁺ Na⁺ Н₂О

1200 1200 1000 1200 1200

Схема поворотно-протипоточного механізму: цифрами зазначено осмотичну концентрацію у мосм/л, стрілочками – реабсорбцію іонів натрію та води.

3)У дистальних звивистих канальцях здійснюється реабсорбція іонів натрію та хлору і за осмотичним градієнтом відбувається реабсорбція води (до 7%), що призводить до утворення ізоосмостичної концентрації сечі.

4)Збірні трубочки проходять паралельно петлям Генле через шари нирки з високою осмотичною концентрацію, що призводить до реабсорбції води (до 5%) і остаточної концетрації кінцевої сечі. В цілому в канальцевій частині нефрону реабсорбується 99% води і виділяється 1% води з тої кількості, що профільтрувалась у капсулу нефрона

· Канальцева секреція

1) Проксимальні звивисті канальці – тут здійснюється шляхом активного транспорту секреція (екскреція) а) ендогенних продуктів метаболізму - сечової кислоти, органічних кислот, сульфатів, б) екзогенних речовин – парааміногіпурової кислоти (ПАГ), лікарських препаратів: пеніциліну, антибіотиків, сульфаніламідів, діуретиків (сечогінних речовин), інш., в) секреція шляхом дифузії аміаку (NH₃) та шляхом активного транспорту - іонів водню (Н⁺ ). Можна визначити кліренс (С секреції) речовин, які секретуються, наприклад ПАГ, лікарських препаратів.

2) Дистальні звивисті канальці та збірні трубочки – тут здійснюється секреція іонів калію (К⁺), водню (Н⁺) в обмін на реабсорбцію іонів натрію, а також секреція аміаку (NH₃) та утворення хлориду амонію (NH₄Cl), що обумовлено участю нирок у регуляції кислотно-основної реакції (КОР) артеріальної крові.

Практична робота №1: “ Дослідження процесів сечоутворення на ізольованій нирці кроля »

Мета роботи: виявити і проаналізувати механізми впливу на швидкість творення сечі таких чинників:

1) величини гідростатичного тиску в нирковій артерії

2) величини онкотичного тиску в перфузаті

3) збільшення концентрації глюкози в перфузаті

4) введення розчину адреналіну в ниркову артерію.

Хід роботи: Дослідження здійснюється на ізольованій нирці кроля. У тварини під .наркозом швидко розтинають черев­ну порожнину, виділяють ниркову артерію, ниркові вени і сечовід на значній відстані. Після цього вирізують нирку разом із виді­леними судинами і сечоводом і кладуть у розчин Рінгера—Локка, де відмивають від крові. У ниркову артерію вводять канюлю. Через систему трубок канюлю приєднують до напірної посудини і почи­нають перфузію ізольованої нирки розчином Рінгера—Локка.

Схема установки для перфузії ізольованої нирки :

1 2

4

3 3

5

6 8

І— напірна посудина; 2—­термометр; 3—ізольована нирка; 4 — ниркова артерія;5—сечовід;

6— сеча, що надходить із сечоводу, 8.— розчин, що витікає з венозних судин нирки

Розчин треба підігрівати до температури 37 °С і насичувати киснем. Сечовід кладуть .на край лійки, куди надходить сеча, що утворюється. Для визначення швидкості сечоутворення підрахову­ють кількість краплин сечі, що витікає з лійки за 1 хв. Нирку тримають над другою лійкою, куди надходить розчин, що витікає з венозних судин, і також підраховують кількість крапель розчину за 1 хв.

Визначають кількість краплин сечі, що витікає з сечоводу за 1 хвилину, та кількість перфузату, що витікає через ниркові вени за 1 хвилину. Після визначення вихідних показників досліджують вплив на них таких чинників:

1) величини гідростатичного тиску (Рг) перфузату в нирковій артерії – піднімають вгору посудину з перфузатом стосовно рівня розташування нирки;

2) величини онкотичного тиску перфузату - у перфузат вводять 2-3 мл розчину поліглюкіну, який збільшує онкотичний тиск перфузату;

3) збільшення концентрації глюкози в перфузаті – у перфузат вводять 2-3 мл 40% розчину глюкози;

4) введення розчину адреналіну гідрохлориду в концентрації 1: 1000.

У кожному з досліджень визначають вихідні показники а) кількості краплин сечі за хвилину, б) кількості краплин венозного відтоку за хвилину; дослідження повторюють після дії кожного з зазначених чинників.

Результати роботи: результати дослідження записують у вигляді таблиці:

Висновки: вказати на причини та проаналізувати механізми зміни кількості кінцевої сечі.

Практична робота №2: Визначення швидкості клубочкової фільтрації (ШКФ)

ШКФ визначають за об'ємом фільтрату, що надхо­дить у початковий відділ нефронів обох нирок за 1 хв. Метод грунтується на визначенні кліренсу.

Кліренс—швидкість очищення плазми відповідної ре­човини за 1 хв. при проходженні її через нирки.

Для визначення ШКФ використовують інертні нетоксичні речовини, не зв'язані з білками плазми крові, що вільно проходять через пори мембрани шляхом фільтра­ції і не підлягають ні реабсорбції, ні секреції. Такими розчинами є інулін, ендогенний креатинін та ін. ШКФ вимірюють у мілілітрах за 1 хв. на 1,73 м² по­верхні тіла, і кількісно він відповідає кліренсу речови­ни, від якої плазма очищається лише шляхом фільтра­ції. Отже, можна застосувати таку формулу:

Сіп = V іn . V

Ріп

де Сіn — кліренс інуліну, або ШКФ; Ріn — концентрація інуліну в плазмі крові; Vіn-концентрація інуліну в сечі; V — кількість сечі (мл/хв).

ШКФ становить у чоловіків 125 мл/хв; у жінок – 110 мл/хв, з віком вона зменшується: Сіn = 153,2 — 0,96 .вік (у роках).

Мета роботи: визначити і оцінити швидкість клубоч­кової фільтрації.

Для роботи потрібна таблиця для визначення пло­щі поверхні тіла.

Хід роботи. За результатами визначення концентрації інуліну чи ендогенного креатиніну в крові і сечі і кількості сечі розраху­вати ШКФ.

Завдання 1. Розрахувати ШКФ У чоловіка віком 35 років (зріст 175 см, маса тіла 72 кг), якщо після введення інуліну кон­центрація його в плазмі крові становить 0,04 ммоль/л, в сечі - 0,85 ммоль/л. Сечі виділяється 5 мл/хв.

Завдання 2. Розрахувати ШКФ У чоловіка віком 40 ро­ків (зріст 178 см, маса тіла 75 кг), якщо після введення інуліну концентрація його в плазмі крові становить 0,044 ммоль/л, в се­чі - 0,72 ммоль/л, а сечі виділяється 4 мл/хв.

Завдання 3. Розрахувати ШКФ у жінки віком 34 років (зріст 160 см, маса тіла 54 кг), якщо після введення інуліну кон­центрація його в плазмі крові становить 0,05 ммоль/л, в сечі - 0,76 ммоль/хв, сечі виділяється 3,3 мл/хв.

Завдання 4. Розрахувати ШКФ у чоловіка віком 38 років (ріст 180 см, маса тіла 78 кг), якщо концентрація ендогенного креатиніну в плазмі крові становить 0,21 ммоль/л, а в сечі - 12,6 ммоль/л, кількість сечі -1 мл/хв.

Висновки: у висновках дати оцінку показникові.

Робота 3. Дослідження канальцевої реабсорбції

Величину канальцевої реабсорбції речовин визначають за різницею між кількістю їх у первинній і кінцевій сечі.

Величину канальцевої реабсорбції води (RH₂О) ви­значають за різницею між швидкістю клубочкової філь­трації (Сіп) і кількістю кінцевої сечі і виражають у від­сотках по відношенню до ШКФ:

Cin -V

R H₂О= .100%

Cin

У звичайних умовах величина реабсорбції становить 98—99 %. Для оцінки функції проксимальних канальців визначають величину максимальної реабсорбції глюкози (Тmg), збільшуючи її концентрацію в плазмі крові до межі, що значно перевищує порогову:

Тmg = Pin . Pg – Ug . V

де Сіп - ШКФ; Pg -концентрація глюкози в плазмі крові; Ug - концентрація глюкози в сечі; V— кількість виділюваної за 1 хв. сечі. Середня величина Тmg у чоловіків становить 34,7 ммоль/л, поверхні тіла. У віці після 40 років Тmg зменшується на 7% на кожні 10 років життя.

Мета роботи: визначити і оцінити показники каналь­цевої реабсорбції.

.Для роботи потрібна таблиця для визначення пло­щі поверхні тіла.

Хід роботи. З а в д а н н я 1. Визначити R H₂О у чоловіка віком ЗО років (зріст 170 см, маса тіла 65 кг), якщо концентрація ендогенного креатиніну в плазмі крові становить 0,21 ммоль/л, в сечі — 10,7 ммоль/л, кількість сечі — 1 мл/хв.

З а в д а н н я 2. Визначити показник максимальної реабсорбції глюкози у жінки віком 40 років (зріст 165 см, маса тіла 65 кг), якщо ШКФ становить 100 мл/хв, концентрація глюкози в плазмі крові - 22,2 ммоль/л, в сечі - 111 ммоль/л, кількість сечі -5 мл/хв.

З а в д а н н я 3. Розрахувати максимальну реабсорбцію глю­кози у чоловіка віком 40 років (зріст 178 см, маса тіла 80 кг), якщо у нього ШКФ становить 15 мл/хв, концентрація глюкози в плазмі крові—19,4 ммоль/л, в сечі—94,4 ммоль/л, кількість се­чі—5,5 мл/хв.

Висновки: У висновках дати оцінку показникові

Робота 4. Дослідження ниркового кровообігу і плазмообігу

Клінічні методи визначення ефективного ниркового плазмообігу і кровообігу грунтуються на визначенні клі­ренсу ПАГ, оскільки за низької концентрації цієї речо­вини в плазмі крові вона практично повністю звільняє­ться від неї за одне проходження через нирку.

U _ПАГ . V

С _ПАГ =

P _ПАГ

Середня швидкість ниркового плазмообігу становить для чоловіків 720 мл/хв, для жінок—660 мл/хв на 1,73 м² поверхні тіла.

Швидкість ефективного ниркового плазмообігу за­лежно від віку .пацієнта розраховують за формулою: 840,0—6,44 .вік (у роках).

Мета роботи:визначити нирковий плазмообіг і кровообіг.

Хід роботи. Завдання 1. Визначити швидкість ефектив­ного ниркового плазмообігу і кровообігу у чоловіка віком 42 ро­ків (зріст 175 см, маса тіла 78 кг), якщо концентрація ПАГ у плазмі крові становить 0,115 ммоль/л, у сечі—120,09. ммоль/л, кількість сечі—3,5 мл/хв, гематокрит—50%.

Завдання 2. Визначити швидкість, ефективного ниркового плазмообігу у жінки віком 50 років (зріст 165 см, маса тіла '70 кг), якщо концентрація ПАГ у плазмі крові становить 0,103 ммоль/л, у сечі—18,82 ммоль/л, кількість сечі—3 мл/хв.

Висновки: у висновках дати оцінку показникові, і визначити, про що він свідчить.

Таблиця для визначення поверхні тіла (м2) за показниками зросту (в см) та маси тіла (в кг) за методом Дюбуа