Биохимия. Полный набор лекций. Нейромедиаторов
 Скачать 18.11 Mb.
|
|
3. Почечные механизмы компенсации (при внепочечных нарушениях) o накопление Н повышает активность глутаминазы и аммониегенез до 250 ммоль/сут норма 30-50 ммоль/сут), усиление синтеза ионов НСО 3 – в реакциях ацидо- и аммониегенеза и переход его в плазму, максимальная реабсорбция НСО 3 – М Е ТА БОЛИ ЧЕСКИ Й АЛКАЛОЗ bbПричины 1. Эндогенный синтез и повышенная секреция в кровь ионов НСО 3 – : o обкладочными клетками желудка при неукротимой рвоте, фистуле желудка, кишечной непроходимости, Кислотно-основное состояние 334 o клетками почечного эпителия в результате повышения эффектов альдостерона, при гиповолемии, при использовании петлевых диуретиков (фуросемид, тиазиды). 2. Создание высоких концентраций ионов НСО 3 – при внутривенном введении щелочных растворов, при постгиперкапническом состоянии. Компенсация 1. Реакция дыхательной системы, направленная на снижение частоты и глубины дыхания Гиповентиляция повышает концентрацию рСО 2 . Благодаря этому емкость карбонатного буфера возрастает и соотношение НСО 3 – /Н 2 СО 3 нормализуется до 20. 2. Реакция почек Так как способность реабсорбировать НСО 3 – имеет пороговое значение, то при алкалозе и фильтрации избытка НСО 3 – в первичную мочу в конечной моче накапливается НСО 3 – , что может увеличивать ее рН до 8. Однако при потере НСО 3 – в мочу также активно попадают ионы Н, что нивелирует защелачивание мочи. РЕСПИРАТОРНЫЙ АЦИДОЗ Причины Причинами являются нарушение вентиляции легких повреждения или заболевания легких (пневмония, фиброз, отек легких, инородное тело, повреждения или заболевания дыхательных мышц (нехватка калия, боли после операции, травмы, накопление жировых отложений, угнетение дыхательного центра (опиаты, барбитураты, неправильный режим ИВЛ, бронхиальная астма, эмфизема, бронхит. При недостаточной вентиляции легких рСО 2 способен достичь 140-150 мм рт.ст. Компенсация 1. В основном компенсацию осуществляют почечные реакции усиление ацидо- и аммониегенеза, создающих резерв ионов НСО 3 – и удаляющие избыток ионов Н, максимально возможная реабсорбция HCO 3 – 2. Задействуется костная ткань, в обмен на ионы Н в кровь высвобождаются ионы кальция. 3. Бикарбонатная и гемоглобиновая буферные систем неэффективны, т.к. имеется гиповен- тиляция. РЕСПИРАТОРНЫЙ АЛКАЛОЗ bbПричины 1. Возбуждение дыхательного центра. Причин этого возбуждения может быть несколько изолированный ацидоз церебральной жидкости, который является остаточным явлением после компенсированного ацидоза крови. Дело в том, СО легко проходит через гематоэнцефалический барьера ионы НСО 3 – – плохо. Поэтому при быстрой компенсации КОС крови ацидоз цереброспинальной жидкости сохраняется и дыхательный центр стимулируется еще некоторое время, o субарахноидальное кровотечение, при этом происходит стимуляция дыхательного центра продуктами гемолиза, при циррозе печении сепсисе происходит стимуляция дыхательного центра токсинами и циркулирующими вредными метаболитами. 2. Лихорадочные состояния. 3. Неправильный режим искусственной вентиляции легких. Компенсация 1. В основном компенсацию осуществляют почечные реакции www.biokhimija.ru Тимин О.А. Лекции по биологической химии 335 o замедление скорости ацидо- и аммониегенеза, что снижает количество ионов НСО 3 – и препятствует избыточности ионов Н, уменьшение реабсорбции HCO 3 – 2. Бикарбонатная и гемоглобиновая буферные систем неэффективны, т.к. имеется гипервентиляция. ДИАГНОСТИКА НАРУШЕНИЙ КИСЛОТНО- ОСНОВНОГО СОСТОЯНИЯ Ниже приводится упрощенный алгоритм первичной диагностики нарушений КОС. 1 шаг Определение рН . На основании этого сразу ставится диагноз ацидоза или алкалоза. В клинике может быть третий вариант – нормальный рН при удовлетворительной компенсации нарушений КОС, но здесь это не обсуждается. 2 шаг Определение величины рСО 2 . Могут быть три ситуации высокий рСО 2 , низкий рСО 2 и норма. 3 шаг Сопоставление того или иного уровня величины рСО 2 с ацидозом или алкалозом 1. При нормальной величине рСО 2 сдвиги КОС могут быть только метаболические. 2. При низком значении рСО 2 и алкалозе – респираторный алкалоз, ацидозе – метаболический ацидоз с дыхательной компенсацией. 3. При высоком значении рСО 2 и Кислотно-основное состояние 336 o ацидозе – респираторный ацидоз, алкалозе – метаболический алкалоз с дыхательной компенсацией. 4 шаг Поиск клинических причин нарушений кислотно-основного равновесия. 5 шаг Для подтверждения правильности алгоритмической диагностики может быть полезна таблица Тип нарушения рН рСО 2 Избыток оснований [HCO 3 – ] ацидоз ↓ Норма или ↓)* ↓ ↓ Метаболи - ческий алкалоз ↑ Норма или ↑)* ↑ ↑ ацидоз ↓ ↑ Норма или ↑)** Норма или ↑)** Респира - торный алкалоз ↑ ↓ Норма или ↓)** Норма или ↓)** Примечание * При метаболических нарушениях изменение рСО 2 является компенсаторным. ** При респираторных нарушениях сдвиги избытка оснований и {HCO 3 – } являются компенсаторными ВОДНЫЙ БАЛАНС ИСТОЧНИКИ ВОДЫ bСуществуют два источника воды для клеточного метаболизма 1. Вода, образуемая в процессе катаболизма и при окислительном фосфорилировании – метаболическая вода, в среднем 400 мл. 2. Вода, поступающая с пищей – в сутки во взрослый организм должно поступать в виде чистой воды (!) не менее 1,5 л из расчета 25-30 мл/кг веса. Дополнительно может поступить с напитками, жидкой и твердой пищей еще дол. У ребенка первого года жизни суточная потребность вводе составляет 100-165 мл/кг веса, это связано с большим количеством экстрацеллюлярной жидкости и легкостью ее потери при воздействиях на организм. ВЫВЕДЕНИЕ ВОДЫ bВыведение воды осуществляется несколькими системами 1. Легкие. Вода выводится незаметно для человека с выдыхаемым воздухом, это неощутимые потери (в среднем 400 мл/сут). Доля выводимой воды может возрастать при глубоком дыхании, дыхании сухим воздухом, при гипервентиляции, искусственной вентиляции легких без учета влажности воздуха. 2. Кожа. Потери через кожу могут быть неощутимые – при этом выводится практически чистая вода (500 мл/сут), ощутимые – потоотделение при повышении температуры тела или среды, при физической работе (до 2,0 литров в час. 3. Кишечник – теряется 100-200 мл/сут, количество возрастает при рвоте, диарее. 4. Почки выводят до 1000-1500 мл/сут. Скорость выделения мочи у взрослого 40-80 мл/ч, у детей – 0,5 мл/кг ⋅ч. В нормальных условиях вода из организма выделяется в количестве, соответствующем объему принимаемой жидкости. При этом некоторая ее часть выделяется независимо от уровня водного рациона – облигатная потеря воды (около 700 мл в сутки. Сюда относится удаление воды с потом, выдыхаемым воздухом, испражнениями и мочой. Доля теряемой через почки воды, даже с максимально концентрированной мочой, составляет 50% всех по- терь Минимальные потери жидкости, мл Поступление эндогенной воды, мл С мочой 500 Метаболическая вода 200 Через легкие и кожу 900 Вода из депо 500 Итого 1400 Итого 700 РЕГУЛЯЦИЯ ВОДНОГО БАЛАНСА bВ организме за сохранение воды ответственны две системы 1. Антидиуретический гормон (вазопрессин) – его секреция и синтез возрастает при активации барорецепторов сердца в результате снижения давления крови, приуменьшении внутрисосудистого объема крови на 7-10%, возбуждении осморецепторов гипоталамуса при нарастании осмоляльности внеклеточной жидкости даже менее чем на 1% (при обезвоживании, почечной или печеночной недостаточности, Водный баланс В зрелом и пожилом возрасте количество осморецепторов снижается и, следовательно, снижается чувствительность гипоталамуса к обезвоживанию. В эпителиоцитах дистальных канальцев почек и собирательных трубочекгормон стимулирует синтез и встраивание аквапоринов в апикальную мембрану клеток и реабсорбцию воды. 2. Ренин-ангиотензин-альдостероновая система – активируется приуменьшении давления в почечных приносящих артериолах или снижение концентрации ионов Na + в моче дистальных канальцев. Конечная цель работы данной системы – усилить реабсорбцию натрия в конечных отделах нефрона. Это влечет за собой увеличение потока воды в клетки тех же отделов и предотвращение ее потери. Потери воды вызываются низкой активностью вышеуказанных систем. 3. Атриопептин – вазодилатирующий и натрийуретический гормон, вырабатываемый в секреторных миоцитах предсердий и желудочков. Уровень атриопептинов возрастает под влиянием растяжения предсердий, например, в результате застойной сердечной недостаточности, хронической почечной недостаточности и т.п. Натрийуретический пептид усиливает выведение ионов Na + и воды и снижает давление за счет повышения скорости клубочковой фильтрации и подавления реабсорбции воды, торможения реабсорбции ионов Na + ив проксимальных канальцах и повышения их экскреции, снижения сердечного выброса и повышения коронарного тонуса, ингибирования секреции ренина, эффектов ангиотензина II и альдостерона, увеличения проницаемости гистогематических барьеров и увеличения транспорта воды из крови в тканевую жидкость, расширения артериол и снижения тонуса вен. БИОХИМИЯ ПОЧЕК Почки являются парным органом. Они потребляют больше энергии, чем другие ткани, получают до 25% сердечного выброса, за 1 минуту наг ткани почек поступает 4-5 мл крови и фильтруется 1000-1300 мл крови. Особенностью почечного кровотока является его постоянство благодаря способности почек влиять на системное артериальное давление (в пределах 90-190 мм рт.ст). В организме почки выполняют три функции 1. Экскреция вредных веществ и соединений, находящихся в избытке. 2. Поддержание объема и состава внеклеточной жидкости. 3. Участие в обмене углеводов, органических кислот, минеральных солей и воды. ЭКСКРЕТОРНАЯ ФУНКЦИЯ Благодаря почкам из организма выводятся вещества, которые можно условно сгруппировать по их происхождению конечные продукты азотистого обмена – мочевина, креатинин, мочевая кислота, продукты обезвреживания эндогенных токсичных веществ – гиппуровая кислота, билирубинглюкуронид, индикан, избыточные или ненужные вещества – витамины, гормоны, органические кислоты, вода, o ксенобиотики и продукты их детоксикации – лекарственные препараты, никотин и т.п. РЕГУЛИРУЮЩАЯ ФУНКЦИЯ Почки обеспечивают водно-солевой и кислотно-основной гомеостаз. Поддержание гомеостаза внеклеточных жидкостей осуществляется как непосредственно клетками почек, таки при помощи образования определенных активных веществ o ацидогенез и аммониегенез обеспечивают удаление ионов Низ организма, реабсорбция бикарбонатов повышает буферную емкость крови, секреция ренина через альдостероновый механизм стимулирует реабсорбцию ионов Na + и секрецию ионов К, почки являются объектом воздействия антидиуретического гормона, который усиливает реабсорбцию воды, o паратгормон, воздействуя на почки, стимулирует реабсорбцию ионов Ca 2+ , синтезируемые простагландины участвуют в регуляции почечного кровотока, расширяя афферентные и эфферентные артериолы, также уменьшают чувствительность клеток канальцев к АДГ, в почке вырабатывается сильный вазодилататор брадикинин, Биохимия почек МЕТАБОЛИЧЕСКАЯ ФУНКЦИЯ Почки осуществляют ряд биохимических синтезов синтез эритропоэтина, стимулирующего продукцию эритроцитов, синтезируется активатор плазминогена урокиназа. o гидроксилирование 25-оксикальциферола и превращение его в 1,25-диоксикальци- ферол , регулирующий кальциевый обмен, в почках происходит синтез глюкозы из органических кислот (лактата, пирувата), основное значение глюконеогенез в почках имеет при полном голодании (до 50% всей глюкозы. МЕХАНИЗМ ОБРАЗОВАНИЯМ ОЧИ Основной структурной единицей является нефрон, в каждой почке около 1 миллиона нефронов. Различают следующие отделы нефрона 1. Проксимальный – в состав входят почечное тельце, извитая и прямая части проксимального канальца. 2. Тонкий отдел петли нефрона – нисходящая и тонкая восходящая части петли Генле. 3. Дистальный отдел – толстая восходящая часть петли Генле, дистальный извитой каналец и связующая часть. При образовании мочи происходят три основных события ультрафильтрация, секреция и реабсорбция. УЛЬТРАФИЛЬТРАЦИЯ, или мальпигиевое, тельце представляет собой двустенную капсулу (капсула Шумлянского—Боумена) внутри которой находится клубочек капилляров. Внутренняя поверхность капсулы выстлана эпителиальными клетками образующаяся полость между висцеральными париетальным листками капсулы переходит в просвет проксимального извитого канальца. Можно выделить три слоя, отделяющие плазму крови от просвета капсулы 1. Эндотелий – является барьером для клеток крови, имеет поры 50-100 нм. 2. Базальная мембрана – имеет поры диаметром 5-6 нм, которые пропускают белки массой не более 70 кДа. 3. Подоциты – формируют структуры "переплетенных пальцев, формируя трехмерный фильтр спорами нм. Пространство пор заполняет гликокаликс подоцитов, состоящий из гликопротеинов с сиаловой кислотой в качестве гликана, несущего высокий отрицательный заряд. Наличие сиалопротеинов обеспечивает прохождение молекул диаметром от 1,5 до 10 нм и предотвращает прохождение более крупных молекул. Благодаря такому строению почечного фильтра в первичную мочу преимущественно попадают только мелкие незаряженные или положительно заряженные молекулы. В целом, ультрафильтрат по составу подобен плазме крови, за исключением белков. www.biokhimija.ru Тимин О.А. Лекции по биологической химии Ультрафильтрация является пассивным процессом. Ее скорость в норме составляет 80-120 мл/мин и определяется следующими факторами состояние базальной мембраны, число клубочков, гидростатическое давление крови в клубочковых капиллярах, гидростатическое давление ультрафильтрата в боуменовой капсуле, o онкотическое давление белков плазмы. Последние три фактора определяют скорость фильтрации в здоровой почке по выражению Р фильтр = Р крови – Р капсул – Р онкот , где Р фильтр – фильтрационное давление, Р крови – гидростатическое давление крови, Р капсул – давление внутри капсулы, Р онкот – онкотическое давление белков. Учитывая, что Р крови = 70 мм рт.ст., Р капсул = 30 мм рт.ст., Р онкот = 20 мм рт.ст., получаем значение эффективного фильтрационного давления равное 20 мм. рт.ст. Изменение любого из последних трех факторов неминуемо изменяет скорость образования мочи. Лабораторная оценка фильтрации Используются геморенальные пробыв которых оценивают скорость выхода вещества в мочу. Критерием этого является показатель клиренса (англ. clearance – очиcтка). Клиренс показывает, какой объем плазмы полностью очищается от вещества за 1 минуту или иначе, клиренс – это объем плазмы, который содержит такое количество вещества, которое выделяется почками за 1 минуту. В обычной клинико-лабораторной практике исследуют клиренс креатинина, т.к. при сбалансированной диете его концентрация в крови постоянна. Для оценки клиренса креатинина используют пробу Реберга: 1. Обследуемый выпивает 400-500 мл воды или слабого чая и опорожняет мочевой пузырь. 2. Через 30 мин определяют концентрацию креатинина в крови. 3. Через 1 час собирается моча. Рассчитывается минутный диурез и определяется концентрация креатинина в моче. 4. Рассчитывается клиренс креатинина по формуле. В норме клиренс равен 80-120 мл/мин: Биохимия почек С = D P ⋅ (мл/мин), где С – показатель клиренса, D – минутный диурез, U и P – концентрация вещества в моче и плазме, соответственно. РЕАБСОРБЦИЯ Реабсорбция – это движение веществ из просвета канальца в кровь. Реабсорбции подвергаются почти все низкомолекулярные вещества, попавшие в фильтрат – глюкоза, аминокислоты, бикарбонаты, вода, электролиты, органические кислоты, частично мочевина и мочевая кислота. 85% ультрафильтрата реабсорбируется в проксимальном отделе канальца. Хотя мелкие белки и пептиды также в состоянии пройти через гломерулярный фильтр (дог в сутки) суточные их потери с мочой не превышают 100-150 мг/сутки. Имеются два механизма реабсорбции 1. Простая и облегченная диффузия по градиенту осмолярности или концентрации- глюкоза, аминокислоты, мочевина, органические соединения, вода 2. Активный транспорт происходит против градиента концентраций и требует затрат энергии АТФ – ионы натрия, калия, хлора, кальция, магния. В каждом отделе нефрона происходят специфичные для него события. Проксимальный извитой каналец Здесь происходит реабсорбция аминокислот, глюкозы, солей, витаминов, эндоцитоз большинства белков и пептидов, 70% ионов натрия, 75% воды. Доля реабсорбируемых NaCl и воды всегда постоянна и не зависит от их количества. www.biokhimija.ru Тимин О.А. Лекции по биологической химии По межклеточным щелям реабсорбируется 2/3 всех ионов Na + , и только 1/3 через мембраны клеток с затратой энергии. Ионы Cl – реабсорбируются также по межклеточным щелям вместе с ионами Na + , в нижних отделах проксимального канальца происходит обмен хлора на основания – слабые органические кислоты (мочевая, щавелевая) или лекарства сульфаниламиды, пенициллин, барбитураты. Реабсорбция почти всех веществ происходит с использованием градиента ионов Одновременно происходит секреция молекул аммиака (аммониегенез). Тонкое нисходящее колено петли Генле Здесь реабсорбируется вода за счет гипертоничности интерстиция мозгового слоя почек. В вершине петли Генле благодаря событиям в нисходящей и восходящей части осмо- лярность мочи достигает 1200 мОсмоль при осмолярности первичной мочи в капсуле около 290 мОсмоль. Тонкое восходящее колено петли Генле В этой части нефрона пассивно реабсорбируются ионы натрия и хлора. Толстая восходящая часть петли Генле 1. В толстой части при помощи единого "тройного" переносчика с затратой энергии реабсор- бируются ионы Na + , Cl – , K + Биохимия почек 344 2. Ионы калия частично диффундируют в интерстиций и далее в кровь, частично возвращаются в просвет канальца. Из-за сохранения положительного заряда на апикальной части эпителиоцитов создается "положительный потенциал просвета. 3. Благодаря этому по межклеточным щелям, отталкиваясь от положительного заряда, вин- терстиций проникают ионы Na + , Ca 2+ и Mg 2+ 4. Ионы Na + и Cl – после выхода в межклеточное пространство повышают здесь осмоляр- ность. Благодаря этому молекулы воды из тонкого нисходящего колена получают возможность переходить измочив интерстиций и осмолярность мочи возрастает. 5. Т.к. направление тока мочи (направление канальцев) противоположно току крови (направление капилляров, то при потоке ионов Na + и Cl – из восходящего колена в кровь концентрация этих ионов в крови (по направлению тока крови) непрерывно возрастает. Каналь- цевая жидкость становится |