Поможем в ✍️ написании учебной работы

Имя

Поможем с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой

Выберите тип работыЧасть дипломаДипломная работаКурсовая работаКонтрольная работаРешение задачРефератНаучно - исследовательская работаОтчет по практикеОтветы на билетыТест/экзамен onlineМонографияЭссеДокладКомпьютерный набор текстаКомпьютерный чертежРецензияПереводРепетиторБизнес-планКонспектыПроверка качестваЭкзамен на сайтеАспирантский рефератМагистерская работаНаучная статьяНаучный трудТехническая редакция текстаЧертеж от рукиДиаграммы, таблицыПрезентация к защитеТезисный планРечь к дипломуДоработка заказа клиентаОтзыв на дипломПубликация статьи в ВАКПубликация статьи в ScopusДипломная работа MBAПовышение оригинальностиКопирайтингДругое

Нажимая кнопку "Продолжить", я принимаю политику конфиденциальности

Цели

Студент должен знать источники, из которых ион водорода возни­кает в организме и каким образом теряется, называть основные бу­ферные системы организма, уметь писать уравнение Непйегзоп— Наззе1Ьа1с11 для СО₂-бикарбонатной буферной системы и в общих чертах описать роль почек в регуляции внеклеточного рИ.

Студент должен понимать механизмы экскреции бикарбоната по­чками:

1 Указать три процесса в почке, которые определяют экскрецию
бикарбоната.

2 Рассчитать количество бикарбоната, которое фильтруется
ежедневно.

3 Описать эффект подкисления, возникающий при потере би­
карбоната почками.

4 Описать механизм секреции иона водорода.

5 Описать, каким образом секреция иона водорода вызывает
реабсорбцик? бикарбоната; указать на роль карбоангидразы,
количественно оценить относительный вклад различных сег­
ментов канальца в процесс реабсорбции бикарбоната; опи­
сать клетки собирательной трубки, которые секретируют ионы
водорода.

6 Описать механизм секреции бикарбоната и указать клетки со­
бирательной трубки, осуществляющие этот процесс.

Студент должен знать, как почка добавляет новое количество би­карбоната в кровь, т. е- экскретирует ионы водорода:

•:

 

1 Описывает, как секреция иона водорода канальцем может до­
бавить новое количество бикарбоната в кровь, т. е. приводить
к экскреции иона водорода.

2 Указать пределы колебаний рН мочи.

3 Описать основной люминальный небикарбонатный буфер и
скорость его экскреции в норме.

4 Указать, от чего зависит, соединяется ли секретируемый ион
водорода в просвете канальца с профильтровавшимся бикар­
бонатом или с небикарбонатным буфером.

5 Указать, где на протяжении канальца в наибольшей степени
происходит присоединение секретируемых ионов водорода к
небикарбонатным буферам.

6 Описать, как образование МЬЦ из глютамина в проксимальном
канальце, а затем экскреция МНд с мочой вносят вклад в пере­
нос нового количества бикарбоната в кровь.

7 Определить понятие титруемой кислотности.

8 Рассчитать по представленным данным скорость, с которой
почки переносят новое количество бикарбоната в кровь; ука­
зать на репрезентативное число для титруемой кислотности
мочи, ЫНд и бикарбоната в норме, при ацидозе и при алкалозе.

Студент должен знать механизмы гомеостатического регулирова­ния компенсации кислотно-щелочного равновесия почками:

1 Описать регуляцию метаболизма глютамина и экскреции МНЦ
почками.

2 Описать регуляцию канальцевой секреции иона водорода по­
средством Р_срг и внеклеточного рН.

3 Описать влияние алкалоза на секрецию бикарбоната.

4 Перечислить изменения (уменьшение или увеличение) в сек­
реции иона водорода, экскреции МЬЦ, добавлении вновь обра­
зованного бикарбоната почками в кровь, бикарбоната плазмы
при метаболическом ацидозе, метаболическом алкалозе, рес­
пираторном ацидозе и респираторном алкалозе.

Студент должен знать, как различные факторы могут вызвать учас­тие почек в создании или сохранении метаболического алкалоза:

1 Описать влияние альдостерона, сокращения внеклеточного
объема и дефицита хлора на реабсорбцию бикарбоната и спо­
собность почек восстанавливать алкалоз.

2 Указать влияние изолированного увеличения содержания аль­
достерона на секрецию иона водорода.

3 Указать влияние изолированного дефицита калия на секрецию
иона водорода.

4 Описать, как комбинация избытка альдостерона и дефицита
калия ведет к возникновению в организме метаболического
алкалоза.

5 Указать четыре фактора, которые могут привести к метаболи­
ческому алкалозу у пациента, получающего диуретики.

 

187

Поступление

1 Образование ионов водорода из СО₂ в капиллярах тканей.

2. Образование нелетучих кислот в результате метаболизма белка и других органических
молекул.

3. Поступление в организм ионов водорода из-за потери бикарбоната в результате пато­
логического выведения кишечного содержимого (диарея и пр.).

4. Поступление ионов водорода вследствие потери бикарбоната с мочой.

Потери

1. Повторное соединение ионов водорода и бикарбоната в капиллярах легких.

2. Утилизация ионов водорода при метаболизме органических анионов.

3. Потери ионов водорода при рвоте.

4. Потери ионов водорода с мочой.

Регуляция баланса ионов водорода в организме может быть рассмотрена исходя из тех же подходов — как соотношение поступления и потери (табл. 9-1). В таб­лице не представлена абсорбция в желудочно-кишечном тракте введенных кислот и оснований.

В норме основной путь появления ионов водорода в организме — это их обра­зование в нем. Огромное количество СО₂ (15 000— 20 000 ммоль) образуется еже­дневно в результате окислительного метаболизма, что ведет к появлению ионов водорода в результате следующих реакций:

СО₂ + Н₂О о Н₂СО₃

+ Н⁺.

(9-1)

Но этот источник в норме не является истинным фактором поступления ионов водорода в организм, поскольку эти ионы водорода образуются в результате ука­занных реакций при циркуляции крови через ткани, вновь взаимодействуют с во­дой, когда реакция приобретает обратное направление при прохождении крови через легкие. Результирующая задержка СО₂ в то же время, как при гиповенти-ляции, в конечном итоге приводит к увеличению в организме количества ионов водорода. Соответственно результирующая потеря СО₂, как при гипервентиля­ции, влечет за собой результирующее выведение из организма ионов водорода.

В организме также образуются кислоты, как органические, так и неорганиче­ские, из других источников помимо СО₂. Они носят название нелетучих кислот или фиксированных кислот, чтобы отличить их от тех кислот, которые образу­ются из СО₂. Среди этих кислот: серная и фосфорная кислота, образующиеся в про­цессе катаболизма белков и других органических молекул, содержащих серу и фос­фор; органические кислоты, такие как молочная кислота, кетоновые тела и проч. В результате диссоциации всех этих кислот образуются анионы и ионы водорода. Но одновременно, в ходе метаболизма ряда органических анионов, утилизируют­ся ионы водорода и образуется бикарбонат^!. Таким образом, метаболизм «нелету­чих» растворенных веществ одновременно и порождает, и утилизирует ионы во­дорода. В США, где диета богата белками, обычно доминирует образование неле­тучих кислот и у большинства лиц существует итоговая ежедневная продукция от 40 до 80 ммоль ионов водорода. В противоположность этому у лиц, диета ко-

 

188

торых преимущественно является вегетарианской, доминирует метаболическая утилизация ионов водорода с образованием эквивалентного количества бикарбо­ната, так как вклад нелетучих метаболитов является одним из результирующим факторов потери ионов водорода из организма.

Третьим потенциальным источником результирующего приобретения или по­тери ионов водорода являются секреты желудочно-кишечного тракта, удаляемые из организма. Рвотные массы содержат ионы водорода в высокой концентрации и, таким образом, являются источником их потери из организма. В противопо­ложность сказанному другие секреты желудочно-кишечного тракта, имеющие щелочную реакцию, содержат бикарбонат в концентрации значительно большей» чем в плазме. Потеря этих жидкостей, например, при диарее, по существу означа­ет для организма приобретение ионов водорода. Это очень важный пункт: ои представлен в уравнении 9-1, где потеря иона бикарбоната организмом фактиче­ски дает тот же результат, что и приобретение иона водорода, потому что потере бикарбоната вызывает сдвиг равновесия реакции вправо с соответствующей про­дукцией ионов водорода. Соответственно приобретение бикарбоната организмом фактически дает тот же результат, что и потеря иона водорода, поскольку равно­весие реакции будет сдвинуто влево.

Моча представляет собой четвертый источник результирующего приобрете­ния или потери ионов водорода организмом. Как и в случае с другими неоргани­ческими ионами, описанными в этой книге, экскреция почками ионов водорода регулируется для достижения устойчивого равновесия и отсюда поддержания от­носительно постоянной концентрации ионов водорода во внеклеточной жидко­сти. Таким образом, почки в норме экскретируют 40—80 ммоль ионов водорода, образующихся при использовании обычной американской диеты. В противопо­ложность этому почки экскретируют необходимое количество бикарбоната у субъекта, у которого во время обмена веществ образуется больше щелочных ва­лентностей, чем ионов водорода. Почки также приспосабливают производимую ими экскрецию ионов водорода и бикарбоната, чтобы компенсировать любую ре­зультирующую задержку или элиминацию СО₂, любое увеличение метаболиче­ской продукции ионов водорода (как, например, при диабетическом кетоацидозе), любые повышенные потери ионов водорода или бикарбоната через желудочно-кишечный тракт. В то же время следует указать, что почки, вместо гомеостатиче-ски регулируемой концентрации ионов водорода во внеклеточной жидкости, са­ми могут создать патологическую концентрацию ионов водорода посредством экскреции или слишком малого или слишком большого количества ионов водо­рода.

Мысль о том, что регуляция содержания ионов водорода в организме подра­зумевает вовлечение в процесс тех же самых регуляторных механизмов на входе и выходе, как это имеет место с натрием или другими ионами, с легкостью дела­ется маловразумительной после подключения к игре такого феномена, как буфер. Между моментом возникновения и временем элиминации большинство ионов водорода подвергаются воздействию буферных систем внеклеточной и внутри-.клеточной жидкости, т. е. они устраняются иным способом в сравнении с ионами натрия. В норме рН = 7,4 во внеклеточной жидкости соответствует фактически содержанию только 40 ммоль/л ионов водорода. Без участия буферов, которые подключаются на этапе между возникновением ионов водорода и их экскрецией, скорость общей суточной продукции (40—80 ммоль) только нелетучих кислот —

189

соответствующая по количеству миллионов наномолей (1 миллимоль - 1 милли­он наномолей) — вызовет огромные изменения рН. Участие буферов сводит эти изменения концентрации водородных ионов к минимуму. Но участие буферов фактически не выводит ионы водорода из организма или сохраняет их количест­ во. В этом заключается функция почек.

Единственным важным внеклеточным буфером является система СО₂—НСОз. Главными внутриклеточными буферами являются фосфаты и белки, включая ге­моглобин. Поскольку все эти буферные системы находятся в равновесии друг с другом, то изменение в одной паре буферов будет связано с изменениями в дру­гой паре. Соответственно даже хотя внутриклеточные буферы выполняют от 50 до 90 % от всей работы по нейтрализации избытка ионов водорода (в зависимос­ти от источника возникновения ионов водорода), акцент, при описании общей ре­гуляции рН в жидкостях организма, делается, по разным причинам, в основном на'системе СО₂—НСОз. Основное соображение заключается в том, что существу­ют весьма тонкие физиологические механизмы для регуляции двух наиболее су­щественных компонентов системы СО₂—НСОз; ^со, регулируется дыхательной системой, а концентрация бикарбоната в плазме — почками. Как становится оче­видно из варианта уравнения Неш1егзоп—Наз5е1Ъа1сЬ, регуляция Рср, и концент­рации бикарбоната является средством регуляции рН:

НСО;

рН - 6,1+1о§ 0,03 Р_С02

 

(Величина 0,03 в уравнении введена просто для перевода единиц СО₂ из мм рт. ст. в ммоль/л.)

Следует вновь повторить, что почки участвуют в поддержании постоянства концентрации ионов водорода во внеклеточной жидкости посредством регуляции концентрации бикарбоната в плазме. Они делают это двумя путями: (1) экскре­цией профильтровавшегося и/или секретированного бикарбоната и (2) добавле­нием новых молекул бикарбоната в кровь, протекающую через почки. Почки мо­гут уменьшить концентрацию бикарбоната в плазме посредством экскреции би­карбоната с мочой, или они могут увеличить концентрацию бикарбоната в плазме посредством продукции нового количества бикарбоната и введения его в кровь, протекающую через почки.

Таким образом, в ответ на снижение концентрации ионов водорода в плазме (алкалоз), почки экснретируют значительное количество бикарбоната с мочой, тем самым увеличивая концентрацию ионов водорода в плазме (повторим, что экскреция бикарбоната с мочой оказывает практически тот же эффект на кровь, как и добавление ионов водорода в кровь).

В противоположность этому в ответ на увеличение концентрации ионов водо­рода в плазме (ацидоз) почки не экскретируют бикарбонат с мочой, а вместо это­го добавляют новые порции бикарбоната в кровь, тем самым снижая концентра­цию ионов водорода в плазме. Как мы увидим, прибавка почками новой порции бикарбоната в кровь связана с экскрецией равного количества ионов водорода с мочой. «Почки добавили новую порцию бикарбоната в кровь» и «почки экскре-тироволи ионы водорода» — эти утверждения являются синонимами. Таким об-разом, для компенсации ацидоза почки экскретируют кислую мочу и ощелачива-

190

Регуляция почкой баланса ионов водорцр ]

 

ют кровь; в ответ на алкалоз они экскретируют содержащую бикарбонат щелоч­ную мочу и подкисляют кровь.

Теперь давайте взглянем на то, как почки осуществляют эти действия — и эяе-крецию бикарбоната и введение нового количества бикарбоната в кровь.

Экскреция бикарбоната

Экскреция бикарбоната с мочой является результатом фильтрации, реабсорб-ции и секреции бикарбоната:

экскретируемое количество НСОз/сут = к-во НСОз профильтровавшееся + + к-во НСОз секретированное - к-во НСОз реабсорбированное.

Сейчас мы будем игнорировать секрецию бикарбоната и сконцентрируем свое внимание только на фильтрации и реабсорбции.