КАТЕГОРИИ: Архитектура-(3434)Астрономия-(809)Биология-(7483)Биотехнологии-(1457)Военное дело-(14632)Высокие технологии-(1363)География-(913)Геология-(1438)Государство-(451)Демография-(1065)Дом-(47672)Журналистика и СМИ-(912)Изобретательство-(14524)Иностранные языки-(4268)Информатика-(17799)Искусство-(1338)История-(13644)Компьютеры-(11121)Косметика-(55)Кулинария-(373)Культура-(8427)Лингвистика-(374)Литература-(1642)Маркетинг-(23702)Математика-(16968)Машиностроение-(1700)Медицина-(12668)Менеджмент-(24684)Механика-(15423)Науковедение-(506)Образование-(11852)Охрана труда-(3308)Педагогика-(5571)Полиграфия-(1312)Политика-(7869)Право-(5454)Приборостроение-(1369)Программирование-(2801)Производство-(97182)Промышленность-(8706)Психология-(18388)Религия-(3217)Связь-(10668)Сельское хозяйство-(299)Социология-(6455)Спорт-(42831)Строительство-(4793)Торговля-(5050)Транспорт-(2929)Туризм-(1568)Физика-(3942)Философия-(17015)Финансы-(26596)Химия-(22929)Экология-(12095)Экономика-(9961)Электроника-(8441)Электротехника-(4623)Энергетика-(12629)Юриспруденция-(1492)Ядерная техника-(1748) |
Выведение минеральных веществ из организма 3 страница
В результате перечисленных этапов образуется прочный тромб, состоящий из нитей фибрин-полимера и клеток крови. Этот тромб располагается в поврежденном месте сосудистой стенки и препятствует кровотечению. Все этапы свертывания крови протекают с участием ионов кальция. В целом процесс свертывания крови занимает 4-5 мин. В течение нескольких дней после образования кровяного сгустка, после восстановления целостности сосудистой стенки происходит рассасывание теперь уже не нужного тромба. Этот процесс называется фибринолизом и осуществляется путем расщепления фибрина, входящего в состав кровяного сгустка, под действием фермента плазмина (фибринолизина). Данный фермент образуется в плазме крови из своего предшественника - профермента плазминогена под влиянием активаторов, которые находятся в плазме или же поступают в кровяное русло из окружающих тканей. Активации плазмина также способствует возникновение при свертывании крови фибрин- полимера. В последнее время выяснено, что в крови еще имеется противо- свертывающая система, которая ограничивает процесс свертывания только поврежденным участком кровяного русла и не допускает тотального свертывания всей крови. В образовании противосвертываю- щей системы участвуют вещества плазмы, тромбоцитов и окружающих тканей, имеющие общее название антикоагулянты. По механизму действия большинство антикоагулянтов являются специфическими ингибиторами, действующими на факторы свертывания. Наиболее активными антикоагулянтами являются антитромбины, препятствующие превращению фибриногена в фибрин. Наиболее изученным ингибитором тромбина является гепарин, который предупреждает свертывание крови как in vivo, так и in vitro. К противосвертывающей системе можно также отнести систему фибринолиза. КИСЛОТНО-ЩЕЛОЧНОЙ БАЛАНС КРОВИ В покое у здорового человека кровь имеет слабощелочную реакцию: рН капиллярной крови (ее обычно берут из пальца руки) составляет примерно 7,4; рН венозной крови равняется 7,36. Более низкое значение водородного показателя венозной крови объясняется большим содержанием в ней углекислоты, возникающей в процессе метаболизма. Постоянство рН крови обеспечивается находящимися в крови буферными системами. Основными буферами крови являются: бикарбо- «атный (H2C03/NaHC03), фосфатный (NaH2P04/Na2HP04), белковый и гемоглобиновый. Самой мощной буферной системой крови оказалась гемоглобиновая: на ее долю приходится 3/4 всей буферной емкости крови (механизм буферного действия см. в курсе химии). У всех буферных систем крови преобладает основный (щелочной) Компонент, вследствие чего они нейтрализуют значительно лучше по- СтУпающие в кровь кислоты, чем щелочи. Эта особенность буферов крови имеет большое биологическое значение, поскольку в ходе метаболизма в качестве промежуточных и конечных продуктов часто образуются различные кислоты (пировиноградная и молочная - при распаде углеводов; метаболиты цикла Кребса и р-окисления жирных кислот; кетоновые тела, угольная кислота и др.). Все возникающие в клетках кислоты могут попасть в кровяное русло и вызвать сдвиг рН в кислую сторону. Наличие большой буферной емкости по отношению к кислотам у буферов крови позволяет им нейтрализовать значительные количества кислых продуктов, поступающих в кровь, и тем самым способствовать сохранению постоянного уровня кислотности. Суммарное содержание в крови основных компонентов всех буферных систем обозначается термином «щелочной резерв крови». Чаще всего щелочной резерв рассчитывается путем измерения способности крови связывать С02. В норме у человека его величина составляет 50-65 об.%, т. е. каждые 100 мл крови могут связать от 50 до 65 мл углекислого газа. В поддержании постоянства рН крови также участвуют органы выделения (почки, легкие, кожа, кишечник). Эти органы удаляют из крови избыток кислот и оснований. Благодаря буферным системам и выделительным органам колебания величины рН в физиологических условиях незначительны и неопасны для организма. Однако при нарушениях метаболизма (при заболеваниях, при выполнении интенсивных мышечных нагрузок) может резко повыситься образование в организме кислых или щелочных веществ (в первую очередь кислых!). В этих случаях буферные системы крови и экскреторные органы не в состоянии предотвратить их накопление в кровяном русле и удержать значение рН на постоянном уровне. Поэтому при избыточном образовании в организме различных кислот кислотность крови возрастает, а величина водородного показателя снижается. Такое явление получило название ацидоз. При ацидозе рН крови может уменьшаться до 7,0-6,8 ед. (Следует помнить, что сдвиг рН на одну единицу соответствует изменению кислотности в 10 раз.) Снижение величины рН ниже 6,8 несовместимо с жизнью. Значительно реже может происходить накопление в крови щелочных соединений, рН крови при этом увеличивается. Это явление называется алкалоз. Предельное возрастание рН - 8,0. У спортсменов часто встречается ацидоз, вызванный образованием в мышцах при интенсивной работе больших количеств молочной кислоты (лактата). г I Глава 13 ГЛАВА 13 БИОХИМИЯ ПОЧЕК И МОЧИ Моча, так же как и кровь, часто является объектом биохимических исследований, проводимых у спортсменов. По данным анализа мочи -тренер может получить необходимые сведения о функциональном состоянии спортсмена, о биохимических сдвигах, возникающих в организме при выполнении физических нагрузок различного характера. Поскольку при взятии крови для анализа возможно инфицирование спортсмена (например, заражение гепатитом или СПИДом), то в последнее время все предпочтительнее становится исследование мочи. Поэтому тренер или преподаватель физического воспитания должен обладать информацией о механизме образования мочи, об ее физико-химических свойствах и химическом составе, об изменении показателей мочи при выполнении тренировочных и соревновательных нагрузок. общая характеристика почек________________________ Масса обеих почек у взрослого человека около 300 г, что составляет менее 0,5% от массы тела. Однако в состоянии покоя почки потребляют 25% всей крови (через почки за 1 мин проходит более 1 л крови) и 10% всего поступающего в организм кислорода. Эти цифры указывают на высокую интенсивность метаболизма в почках, в том числе тканевого дыхания, и свидетельствуют об очень большом потреблении энергии этим органом (в расчете на единицу массы). Основной функцией почек является образование мочи. Благодаря образованию и выделению мочи почки обеспечивают: • выделение конечных продуктов азотистого обмена; • поддержание кислотно-щелочного баланса; • регуляцию водно-солевого обмена; • поддержание необходимого осмотического давления жидкостей организма; • регуляцию кровяного давления. Таким образом, почки, подобно крови, участвуют в поддержании постоянства внутренней среды организма, т. е. гомеостаза. Механизм образования мочи Структурно-функциональной единицей почек, ответственной за образование мочи, является нефрон. Каждая почка содержит примерно * Млн нефронов. В нефроне можно выделить следующие отделы: почечное тельце (мальпигиево тельце, почечный клубочек), проксимальный извитой каналец, петля Генле и дистальный извитой каналец. Мальпигиево тельце представляет собой сосудистый клубочек, окруженный капсулой Шумлянского - Боумена. К каждому мальпигиеву тельцу подходит кровеносный сосуд (арте- риола). Этот сосуд разделяется на капилляры, петли которых образуют сосудистый клубочек. Далее капилляры, соединяясь, формируют выносящий кровеносный сосуд (тоже артериола), по которому кровь отводится от почечного клубочка.
Капсула Шумлянского - Боумена состоит из внутреннего и внешнего листков. Внутренний листок плотно прилегает к петлям капилляров, а внешний листок капсулы окружает весь сосудистый клубочек в целом (рис. 8). Капсула Шумлянского - Боумена и почечные канальцы образованы эпителиальными клетками. Образование мочи в нефронах протекает в три этапа. Первый этап образования мочи - ультрафильтрация плазмы кро- вй в почечных клубочках (образование первичной мочи). В процессе ультрафильтрации из кровеносных капилляров, образующих сосудистый клубочек, в полость капсулы почечного тельца переходит часть плазмы крови. Поскольку в стенке капилляров и во внутреннем листке капсулы имеются поры диаметром не более 4 нм, фильтруются все компоненты плазмы, кроме белков. В состоянии покоя через обе почки за 1 мин проходит около 1200-1300 мл крови. Ультрафильтрации подвергается примерно 10% протекающей через почки крови. Следовательно, в каждую минуту в почках образуется около 125 мл ультрафильтрата, или первичной мочи, а в течение суток - 180 л. По химическому составу первичная моча представляет собою безбелковую плазму крови. Причиной ультрафильтрации является наличие в капиллярах сосудистого клубочка повышенного кровяного давления, возникающего вследствие того, что диаметр выносящей артериолы примерно на 30% меньше, чем приносящей. Второй этап образования мочи - реабсорбция (обратное всасывание). Первичная моча, двигаясь по почечным канальцам (их общая длина приблизительно 120 км!), отдает большую часть своих составных частей обратно в кровь, протекающую по капиллярной сети, окружающей почечные канальцы. Реабсорбция преимущественно происходит в проксимальных канальцах. В ходе реабсорбции обратно в кровь поступает почти вся глюкоза, 99% воды, натрия, хлора, бикарбонатов, аминокислот, 93% калия, 45% мочевины и т. д. Реабсорбция требует больших затрат энергии, источником которой является АТФ. Высокие энерготраты обусловлены необходимостью переноса молекул и ионов через мембраны клеток, образующих стенку почечных канальцев. Особенно много энергии расходуется на всасывание ионов натрия, на так называемый натриевый насос. Как уже отмечалось, главным источником АТФ в почках является тканевое дыхание, На что указывает очень высокое потребление кислорода почками (см. выше). Третий этап образования мочи - секреция. При секреции некоторые вещества крови, в частности ионы калия, аммония, водорода, а также чужеродные вещества (например, лекарства, токсины), поступа- ^т из капиллярной сети нефрона в просвет почечных канальцев. В основном секреция происходит в дистальных канальцах. Почечная секреция, как и реабсорбция, является активным процессом, потребляющим энергию АТФ, что обусловлено транспортом секретируемых молекул и ионов через мембраны эпителия канальцев. Реабсорбция и секреция ведут к превращению первичной мочи во вторичную, или окончательную, которая выводится из организма. РЕГУЛЯЦИЯ ОБРАЗОВАНИЯ МОЧИ Мочеобразовательная функция почек находится под контролем нервно-гормональной регуляции. При стрессовых состояниях, вызываемых сильными болями или значительными отрицательными эмоциями, образование мочи может даже прекратиться. Наиболее важными гормонами, регулирующими образование мочи, являются альдостерон (гормон коры надпочечников) и вазопрессин (гормон гипоталамуса). Альдостерон повышает скорость обратного всасывания в почечных канальцах ионов натрия. Одновременно вместе с ионами натрия ускоряется реабсорбция ионов хлора и воды. В результате такого влияния уменьшается объем мочи. Вазопрессин (антидиуретический гормон) повышает проницаемость стенки почечных канальцев по отношению к воде, что способствует лучшему ее обратному всасыванию. Действие этого гормона приводит к уменьшению объема мочи (название этого гормона «антидиуретический» расшифровывается как «уменьшающий объем», так как термин «диурез» обозначает объем мочи). Регуляция мочеобразования также осуществляется путем синтеза непосредственно в почках двух гормоноподобных белков - ренина и эритропоэтина. Ренин вырабатывается в почках при снижении кровяного давления. Уменьшение давления крови отрицательно сказывается на почечной фильтрации, так как этот процесс, как уже отмечалось, протекает при наличии в капиллярах сосудистого клубочка нефрона повышенного давления крови (ультрафильтрация прекращается при снижении систолического давления крови ниже 70 мм рт. ст.). По механизму действия ренин является протеолитическим ферментом, превращающим один из белков плазмы крови в биологически активное вещество - ангиотен- зин. Образовавшийся ангиотензин стимулирует продукцию корой надпочечников альдостерона, что приводит к увеличению реабсорбции Эритропоэтин - белок, синтезируемый почками в первую очередь при нарушении их снабжения кислородом (при анемии, кровопотере, шоке). Как уже неоднократно указывалось, почки нуждаются в больших количествах кислорода для обеспечения энергией реабсорбции и секреции. С током крови образовавшийся эритропоэтин поступает в красный кровяной мозг и стимулирует там процесс кроветворения (эритропоэз), что приводит к повышению кислородной емкости крови и улучшению снабжения почек кислородом. В связи с таким стимулирующим влиянием на процесс кроветворения эритропоэтин в последнее время стали использовать в качестве допинга в тех видах спорта, где требуется проявление высокой аэробной работоспособности. ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА МОЧИ Объем мочи. Объем мочи (диурез) зависит от количества потребляемой жидкости и составляет в среднем 50-80% от ее объема. Суточное количество мочи у здорового взрослого человека обычно колеблется от 1000 до 2000 мл. При проведении различных расчетов при исследовании мочи суточный диурез принимают равным 1500 мл. Увеличение объема мочи (полиурия) бывает при приеме больших количеств жидкости. Особенно возрастает диурез при употреблении больших объемов чая, кофе, алкогольных напитков. Содержащиеся в них кофеин (чай, кофе) и этиловый спирт (алкогольные напитки) угнетают выработку антидиуретического гормона (см. выше). При охлаждении также подавляется синтез этого гормона. Полиурия наблюдается при ряде заболеваний (болезни почек, сахарный и несахарный диабет и др.). Уменьшение объема мочи (олигурия) отмечается при ограниченном приеме жидкости, а также при болезнях почек, при ряде заболеваний, сопровождающихся внепочечными потерями воды (например, из- за рвоты, поноса, испарения воды кожей при высокой температуре тела ит. д.). У спортсменов олигурия может встречаться после тренировок и соревнований вследствие потери больших количеств воды за счет усиленного потоотделения.
При сильном стрессе возможно почти полное прекращение выделения мочи. Это явление называется анурия. Плотность мочи. Плотность мочи (удельный вес) может колебаться в пределах от 1,002 до 1,040 г/мл. На величину плотности влияют два основных фактора: количество поступившей в организм воды и внепо- чечные потери воды. После приема жидкости в большом объеме выделяется больше мочи и плотность ее становится ниже. При ограниченном употреблении воды или же больших потерях воды (например, с потом) мочи выделяется мало, при этом плотность ее высока. Обычно у здорового человека при нормальном питании плотность мочи равна 1,010-1,025 г/мл. После выполнения физических нагрузок, сопровождающихся значительным потоотделением, моча может иметь высокую плотность - до 1,035-1,040 г/мл. Кислотность мочи. У здорового человека кислотность мочи (рН) в значительной мере зависит от характера питания. При смешанном питании моча обычно имеет слабокислую реакцию, рН ее составляет 5,5-6,5. Употребление преимущественно мясной пищи приводит к под- кислению мочи, и рН становится меньше 5. Наоборот, при растительной диете моча подщелачивается, и рН может быть более 7. Выделение мочи с повышенной кислотностью (рН составляет 4-5) наблюдается после выполнения интенсивных физических нагрузок. Причина повышения кислотности выделение с мочой больших количеств молочной кислоты (более подробно см. в главе 16 «Биохимические сдвиги в организме при мышечной работе»). Цвет мочи. В норме моча имеет соломенно-желтую (слабо-желтую) окраску, которую ей придают главным образом пигменты, образующиеся при распаде гемоглобина. Интенсивность окраски в значительной мере зависит от плотности мочи. Чем выше плотность мочи, тем более насыщенная у нее окраска. Изменение цвета мочи наблюдается при различных заболеваниях и может быть использовано в диагностических целях. Прозрачность мочи. Свежевыделенная моча у здоровых людей, как правило, прозрачная. Однако при стоянии возможно ее помутнение. Поэтому оценку прозрачности следует проводить сразу же после выделения мочи. ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ МОЧИ Поскольку объем мочи непостоянен, химический состав ее оценивается не в единицах концентрации, а путем расчета содержания выделяемых веществ в суточном объеме мочи. В сутки с мочой из организма выделяется 50-75 г растворенных в ней веществ. Химический состав мочи очень разнообразен, в ней обнаружено около 150 разновидностей органических и неорганических соединений. Основные ингредиенты мочи приведены в табл. 6. Как видно из таблицы, первое место по количеству занимает мочевина. Ее суточное выделение составляет 20-35 г. Мочевина является конечным продуктом распада белков и по ее экскреции с мочой можно судить о скорости распада белков в организме. У здорового человека выделение мочевины повышается при приеме богатой белками пищи и при выполнении физической работы большого объема. В последнем случае ускоряется распад собственных белков организма, в первую очередь мышечных. Таблица б Важнейшие компоненты мочи
Другое азотистое соединение, всегда присутствующее в моче, - мочевая кислота. Это вещество является конечным продуктом распада нуклеиновых кислот. Ежедневно выделяется около 0,7 г мочевой кислоты. Мочевая кислота и ее соли малорастворимы в воде, и поэтому они могут выпадать в осадок в собранной моче и образовывать камни в Нижних отделах мочевых путей. Еще один азотистый компонент мочи - креатинин. Суточное выделение креатинина колеблется в пределах 1-2 г, но оно почти постоянно Для каждого человека. Это постоянство объясняется тем, что креатинин - конечный продукт распада креатинфосфата, запасы которого в основ- Ном сосредоточены в мышцах. Поэтому существует четкая корреляция Между содержанием креатинина в моче и развитием мускулатуры. Более подробно выделение креатинина с мочой будет рассмотрено в главе 15 «Биоэнергетика мышечной деятельности». Что касается минеральных веществ мочи, то в ней присутствуют практически все неорганические вещества крови. Общее количество выделяемых неорганических веществ - 15-25 г в сутки. Больше всего в моче хлористого натрия (NaCl), его содержание в суточном объеме мочи составляет 8—15 г. В моче (в меньших количествах) всегда присутствуют катионы калия, кальция, магния, аммония и анионы фосфатов, бикарбонатов, сульфатов. В моче также могут быть обнаружены в очень низких концентрациях некоторые ферменты, витамины и гормоны. ПАТОЛОГИЧЕСКИЕ КОМПОНЕНТЫ МОЧИ К патологическим компонентам мочи относятся вещества, которые в норме отсутствуют или содержатся в очень малых количествах и обычными лабораторными методами не обнаруживаются. Появляются патологические компоненты в моче при ряде заболеваний, а также при выполнении физической работы большого объема. Чаще всего в моче появляются следующие вещества. Белок. Появление белка в моче в большом количестве носит название протеинурия. Основной причиной протеинурии является увеличение проницаемости «почечного фильтра», т. е. стенки капилляров сосудистого клубочка и капсулы Шумлянского - Боумена. Вследствие этого белки плазмы крови, в первую очередь альбумины, подвергаются фильтрации и оказываются в составе мочи. Протеинурия часто наблюдается при болезнях почек и сердечной недостаточности. Физические нагрузки, свойственные современному спорту, также вызывают выраженную протеинурию. Глюкоза. В нормальной моче глюкоза практически отсутствует. Однако при некоторых заболеваниях, а также после выполнения тренировочных и соревновательных нагрузок с мочой выделяется повышенное количество глюкозы, даже до нескольких десятков граммов в сутки. Это явление называется глюкозурия. Существуют две основные причины глюкозурии. Во-первых, это значительное повышение концентрации глюкозы в крови. В этом случае почечные канальцы не могут обеспечить обратного всасывания всей глюкозы из первичной мочи и часть глюкозы остается в составе вторичной мочи. Такая разновидность глюкозурии называется гипергликемическая глюкозурия. Встречается такая глюкозурия обычно при сахарном диабете и является основным его симптомом. Во-вторых, при заболеваниях почек может быть нарушена реабсорбционная функция почечных канальцев. Вследствие этого нарушения в почечных канальцах не происходит полноценного обратного всасывания и часть глюкозы выделяется из организма с мочой. Этот вид глюкозурии носит название почечная глюкозурия. Кетоновые тела. В моче здорового человека содержание кетоновых тел очень мало. Выделение с мочой больших количеств кетоновых тел обычно наблюдается тогда, когда в организме для получения энергии вместо углеводов усиленно используются запасы жира (например, при сахарном диабете, голодании, продолжительной физической работе). Это объясняется тем, что кетоновые тела (ацетоуксусная кислота, (3-оксймасляная кислота) являются промежуточными метаболитами распада жира. Т1ри этом в моче еще обнаруживается ацетон, образующийся в крови при избытке там ацетоуксусной кислоты. Наличие в моче больших количеств кетоновых тел обозначается термином кетонурия. Кровь. При воспалительных процессах в мочевыделительной системе или при ее травматических повреждениях в моче обнаруживаются красные клетки крови - эритроциты. Это явление называется гематурия. При повреждениях верхнего отдела мочевыделительной системы (почки, мочеточники, мочевой пузырь) попавшие в мочу эритроциты находятся в ней продолжительное время и деформируются. Такие эритроциты называются «выщелоченными». При кровотечении в нижнем отделе эритроциты не успевают деформироваться и их называют «свежими». Таким образом, по внешнему виду выделяющихся с мочой эритроцитов можно установить место повреждения мочевыделительной системы. У спортсменов гематурия носит, как правило, травматический характер. Более подробно изменения мочи при выполнении физических нагрузок будут описаны в главе 16 «Биохимические сдвиги в организме при мышечной работе». Полезная информация Осмотическое давление - гидростатическое давление, вызванное разностью концентраций. Причиной возникновения осмотического давления является осмос - односторонняя диффузия молекул растворителя (чаще всего воды) через полупроницаемую мембрану в сторону раствора большей концентрации. Часть 2
Дата добавления: 2015-05-06; Просмотров: 524; Нарушение авторских прав?; Мы поможем в написании вашей работы! Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет |