Задача 97. После приема углеводов в моче пациента через 30 мин появилась глюкоза. Однако повторное исследование мочи на наличие глюкозы, проведенное спустя 3 часа, не выявило глюкозурии.
Вопрос:
1. Объясните этот феномен, используя представления о «пороговых веществах» и механизмах, обеспечивающих реабсорбцию глюкозы в канальцах.
2. Какие гормоны повышают уровень глюкозы в крови?
3. В каком отделе нефрона происходит реабсорбция глюкозы?
4. Каков порог реабсорбции глюкозы?
5. Какие физиологические механизмы обеспечивают реабсорбцию глюкозы в канальцах на апикальной и базальной мембране?
ОТВЕТ:
1. Глюкоза фильтруется в почечных клубочках и попадает в первичную мочу.
Глюкоза является пороговым веществом для реабсорбции в почечных канальцах
(порог ее реабсорбции 10 ммоль/л). Через 30 минут после приема пищи концентрация глюкозы в крови превысила порог реабсорбции и способствовала секреции инсулина бетта-клетками поджелудочной железы. Пик секреции инсулина проявляется в течение 2 часов и приводит к снижению уровня глюкозы в крови ниже пороговых значений.
2. Глюкагон повышает содержание глюкозы в крови за счет стимуляции процессов мобилизации гликогена в печени. Адреналин способен ускорять расщепление гликогена в печени. Кортизол, соматотропный гормон, тироксин.
3. В проксимальных канальцах практически полностью
4. Порог реабсорбции глюкозы – 10 ммоль/л крови, выше которого она появляется в конечной моче.
5. На апикальной мембране происходит вторичный активный транспорт с использование переносчика и энергии градиента натрия, на базальной мембране – облегченная диффузия.
Задача 98. После марафонского бега в моче спортсмена обнаружен белок в первой порции мочи, взятой сразу после финиша.
Вопросы: 1. Предположите, какая фракция белка была обнаружена?
2. Чем представлен фильтрационный барьер в клубочке?
3. Какие еще физиологические состояния человека влияют на появление белков в моче здорового человека?
4. Отличается ли концентрация белков и аминокислот в первичной и вторичной моче в норме?
5. Каков физиологический механизм реабсорбции альбуминов в нефроне?
ОТВЕТ:
1. Протеинурия возникает после различных видов физических нагрузок. Белки, которые обнаруживаются в моче после физической нагрузки являются, имеют плазменное происхождение и представлены альбуминами за счет снижения их реабсорбции в почечных канальцах. Предполагают, что механизм данной протеинурии связан с перераспределением током крови и относительной ишемией проксимальных и дистальных канальцев во время физической нагрузки.
2. Фильтрационный барьер состоит из эндотелия капилляров, базальной мембраны и фильтрационных щелей между ножками подоцитов. Подоциты - видоизменённые эпителиальные клетки внутреннего листка капсулы. Они образуют большие ножки, от которых отходят многочисленные нитевидные малые ножки. Уплощённые эндотелиальные клетки капилляров клубочка имеют многочисленные фенестры.
3. Физиологическая протеинурия может наблюдаться при интенсивных физических нагрузках, стрессе, переохлаждении, при обильном приеме белковой пищи.
4. Первичная моча образуется из плазмы крови, однако от плазмы отличается — в ней отсутствуют белки и клетки крови. Однако есть в ее составе и питательные вещества: аминокислоты, глюкоза, витамины, и минеральные вещества (калий, натрий и др).
В первичной моче содержатся: альбумины; аминокислоты
Во вторичной моче могут обнаруживаться продукты белкового обмена.
5. Белки переносятся внутрь канальцевой клетки в результате пиноцитоза у основания микроворсинок апикальной мембраны, гидролиз белка до аминокислот осуществляется протеазами лизисом, на базальной мембране клетки происходит облегченная диффузия аминокислот в межклеточную жидкость.
Задача 99. У 10 летнего ребенка в положении лежа сразу после сна взята на анализ проба мочи, белок не обнаружен. После 2-х часов пребывания в положении стоя взята повторная проба и в ней обнаружен белок.
Вопрос: 1.
Оцените с физиологических позиций, является ли эта протеинурия физиологической или патологической?
2. Предположите, какая фракция белка была обнаружена?
3. Какие два физиологических механизма, связанных с ортостазом, могут быть в основе этого феномена?
4. Какова норма содержания белка в моче у взрослого человека?
5. Каков механизм реабсорбции альбуминов в почечных канальцах?
ОТВЕТ:
1. Это физиологическая ортостатическая протеинурия. Она наблюдается в основном у детей и в молодом возрасте, у высоких астеников.
2. Альбумины. Фильтрация альбуминов в почечном клубочке происходит в положении лежа со скоростью в 10 раз меньшей, чем в положении стоя.
3. Это связано с тем, что сосудосуживающие амины (норадреналин и адреналин) увеличивают концентрацию белка в клубочковом фильтрате. В вертикальном положении из-за замедления кровообращения в клубочке диффундирует больше белка, в то же время диурез в вертикальном положении падает.
4. Норма белка – до 50 мг/сутки.
5. Белки переносятся внутрь канальцевой клетки в результате пиноцитоза у основания микроворсинок апикальной мембраны, гидролиз белка до аминокислот осуществляется протеазами лизисом, на базальной мембране клетки происходит облегченная диффузия.
Задача 100. После купания в холодной воде у человека обнаружен белок в моче.
Повторный анализ, проведенный через 2 часа, показал, что в новой порции уже нет белка.
Вопросы:
1. Является ли это явление физиологической нормой?
2. Предположите, какая фракция белков появляется в моче в данных условиях?
3. Как изменится диурез в этих условиях?
4. Объясните механизм реабсорбции альбуминов в почечных канальцах.
5. Как влияет температура воды на скорость клубочковой фильтрации?
ОТВЕТ:
1. Если эти изменения, обычно связанные с замедлением почечного кровотока или некоторым увеличением проницаемости почечного фильтра, носят транзиторный (эпизодический) характер, то они могут рассматриваться как вариант физиологической нормы.
2. Альбумины. При переохлаждении количество альбуминов в моче может увеличиваться до уровня 0,01-0,3 г/л (развивается микро альбумиурия).
3. Чем ниже температура воды, тем выше диурез. Это явление называется водным диурезом.
- Холодная вода вытягивает тепло из подкожных кровеносных сосудов.
- Кровеносные сосуды сужаются, уменьшенный кровоток в конечностях снижает потери тепла.
- Меньший диаметр сосудов ведет к резкому росту давления в них.
- Организм пытается сбросить давление, избавляясь от жидкости.
4. Реабсорбция осуществляется в проксимальных канальцах практически полностью (выделяется с мочой 50 мг/сутки). Белки переносятся внутрь
канальцевой клетки в результате пиноцитоза у основания микроворсинок апикальной мембраны, гидролиз белка до
аминокислот осуществляется протеазами лизосом, на базальной мембране клетки происходит облегченная диффузия аминокислот в межклеточную жидкость.
5. При нахождении в холодной воде замедляется почечный кровоток, увеличивается проницаемость почечного фильтра. Из-за чего увеличивается проницаемость для альбуминов.
Задача 101. После водной нагрузки у исследуемого удельный вес мочи снизился до
1003.
Вопросы: 1. Какие известные Вам гормоны контролируют осмотическое давление крови?
2. Как изменится их секреция в этих условиях?
3. Каковы границы удельного веса мочи в норме?
4. От каких факторов может зависеть удельный вес мочи?
5. Объясните механизм действия альдостерона на почечные канальцы?
ОТВЕТ:
1. АДГ, альдостерон
2. Осмотическое разведение мочи (водный диурез) возникает при водной нагрузке
(а также при нарушении секреции или действия АДГ). Снижение секреции АДГ является ответом на снижение осмотического давления крови при водной нагрузке, приводит к блокаде реабсорбции воды в собирательных трубках (нет сборки аквапоринов) при сохраняющейся реабсорбции Na+ и СГ в нефроне. При увеличении альдостерона осмотическое давление увеличится.
3. Границы: 1,010-1,025 4. Удельный вес мочи зависит от количества растворенных в ней веществ: мочевины, мочевой кислоты, креатинина, солей, от диуреза.
5. Альдостерон увеличивает реабсорбцию Na в кровь, активируя образование Na каналов на апикальной мембране и K/Na насоса на базальной мембране клеток собирательных трубок. Увеличивает секрецию Н в мочу, активируя образование молекул Н-насоса апикальной мембраны клеток собирательных трубок.
Увеличивает секрецию К в мочу, активируя образование молекул К/Na насоса базальной мембраны и К-каналов апикальной мембраны клеток собирательных трубок.
АДАПТАЦИЯ Задача 102. Человек, длительно принимавший глюкокортикоиды в терапевтической дозировке, значительно превышающей их физиологическую концентрацию в организме, прекратил их прием без согласования с врачом. На третьи сутки (период полураспада глюкокортикоидов – 1,5 часа) он поступил с аппендицитом в хирургическое отделение. О предыдущем лечении глюкокортикоидами он врачу не сообщил. Во время операции, проводимой под местным обезболиванием с обычной
степенью травматизации, внезапно развился шок с тяжелым расстройством кровообращения.
Вопросы: 1. Используя свои знания по физиологии адаптации и эндокринной системы, предположите причины необычной реакции больного на операционную травму.
2. Какова функция АКТГ?
3. Где преимущественно вырабатываются глюкокортикоиды?
4. Какова физиологическую роль играют глюкокортикоиды в организме?
5. Какова роль симпато-адреналовой системы в реализации стресса?
ОТВЕТ:
1. Длительный прием глюкокортикоидов в высокой дозе по механизму обратной связи ингибировал образование как кортиколиберина в гипоталамусе и АКТГ в аденогипофизе, так и резко снизил синтез глюкокортикоидов с почти полным прекращением их образования. Через двое суток после отмены приема глюкокортикоидов концентрация принятых глюкокортикоидов снизилась почти до нулевого уровня. Ингибированная инертная система гипоталамус-гипофиз- кора надпочечников не может обеспечить нормальную продукцию эндогенных гормонов. Сниженное содержание глюкокортикоидов в организме резко ослабляет его устойчивость к стрессовым факторам. На этом фоне небольшие по силе стрессоры могут вызвать шоковую реакцию.
2. АКТГ стимулирует продукцию кортизола корой надпочечников. АКТГ регулирует выработку глюкокортикоидных гормонов в надпочечниках, и в частности, кортизола. АКТГ, также может стимулировать синтез и других гормонов, в частности альдостерона и андрогенов. АКТГ повышает чувствительность клубочковой зоны коры надпочечника к веществам, активирующим выработку альдостерона. В
жировой ткани стимулирует расщепление жиров, поглощение аминокислот и глюкозы мышечной тканью, высвобождение инсулина из b-клеток поджелудочной железы, вызывая гипогликемию. АКТГ стимулирует пигментацию кожи.
3. Глюкокортикоиды синтезируются в пучковой зоне коры надпочечников. По химическому строению гормоны являются стероидами, образуются из холестерина, для синтеза необходима аскорбиновая кислота.
4. Глюкокортикоиды влияют на обмен углеводов, белков и жиров, усиливают процесс образования глюкозы из белков, повышают отложение гликогена в печени, по своему действию являются антагонистами инсулина.
- Глюкокортикоиды оказывают катаболическое влияние на белковый обмен, вызывают распад тканевого белка и задерживают включение аминокислот в белки.
- Гормоны обладают противовоспалительным действием, что обусловлено снижением проницаемости стенок сосуда при низкой активности фермента гиалуронидазы.
- Глюкокортикоиды оказывают влияние на выработку защитных антител: гидрокортизон подавляет синтез антител, тормозит реакцию взаимодействия антитела с антигеном.
- Глюкокортикоиды оказывают выраженное влияние на кроветворные органы: увеличивают количество эритроцитов за счет стимуляции красного костного мозга; уменьшают количество лимфоцитов;
5. При действии стрессоров первоначально активируется симпато-адреналовая система, следствием чего является увеличение в крови содержания катехоламинов
(адреналин и норадреналин). Адреналин имеет
преимущественно надпочечниковое происхождение, норадреналин образуется окончаниями симпатических нервов.
Катехоламины, как известно, важнейшие регуляторы адаптивных реакций организма. Они обеспечивают быстрый переход организма из состояния покоя в состояние возбуждения, нередко достаточно большой продолжительности. Именно катехоламиновая реакция является важнейшим элементом в формировании состояния стресса.
Задача 103. В анализе крови у людей, находящихся в высокогорных районах, обнаруживают увеличенное количество эритроцитов и гемоглобина, как у тех, кто только что прибыл в этот район, так и тех, кто постоянно живет в высокогорных условиях. У последних обычно увеличено и количество ретикулоцитов в мазке крови.
Вопросы: 1. У кого из них сработает срочный механизм адаптации, и у кого – долговременный?
2. Укажите, в какой группе людей и почему кислородтранспортная функция крови будет более адекватно приспособлена к данным изменениям.
3. С чем может быть связано повышенное число ретикулоцитов в крови?
4. Какой тип гипоксии развивается при неравномерном форсированном подъеме на большие высоты?
5. Какие морфологические особенности конституции жителей высокогорья являются следствием долговременной адаптации?
ОТВЕТ:
1. У тех, кто постоянно живет в высокогорьях – долговременная адаптация, кто только прибыл – срочная.
2. У коренных жителей эритроциты более насыщенным Hb, следовательно, транспортная функция крови более адекватно приспособлены.
3. Кровотечение; разрушение эритроцитов (гемолиз); эффективность терапии анемии; опухолевое заболевание костного мозга; приём эритропоэтина, при подъёме на высоту — адаптация к пониженному содержанию кислорода в воздухе.
4. Экзогенный тип гипоксии (гипобарическая)
5. В процессе длительной адаптации к недостатку кислорода организм коренных жителей высокогорья приспособился энергетически более экономно осуществлять
газообмен. Равномерность альвеолярной вентиляции всех долей легкого, оптимальные режимы вентиляционно-перфузионных отношений и высокие диффузионные способности альвеол позволяют аборигену гор менее интенсивно вентилировать легкие. Большая кислородная емкость крови и высокое сродство гемоглобина к кислороду создают условия для умеренной активности сердечно- сосудистой системы.
При длительной адаптации людей в условиях высокогорья количество эритроцитов и гемоглобина заметно превышает равнинные нормы. Характер этих изменений зависит от высоты, сроков адаптации. Он неодинаков в различных высокогорных районах.
Необходимый запрос организма по кислороду удовлетворяется за счет лучшей утилизации О
2
в тканях благодаря более эффективной организации биофизических механизмов клеточного метаболизма.
Из морфологических характеристик у коренных жителей гор указывают на обусловленное повышенным основным обменом более массивное телосложение.
Крупная грудная клетка сочетается с более высокой жизненной емкостью легких.
Относительное увеличение длинных костей скелета связывают с гипертрофией костного мозга, которая соотносится с повышенным эритропоэзом.
Для большинства высокогорных популяций характерно замедление ростовых процессов и сроков полового созревания.
Перечисленный комплекс наследственно
закрепленных морфо- функциональных черт определяют, как высокогорный адаптивный тип, сформировавшийся в результате приспособления поколений людей к основному внешнему фактору – гипоксии.
ТЕРМОРЕГУЛЯЦИЯ Задача 104. Человека с тяжелым перегреванием организма (t = 40,5 ºС) для быстрого охлаждения поместили в ванну с холодной водой (t = 14 ºС). Однако сразу после этого его состояние ухудшилось, увеличились мозговые симптомы перегревания организма.
Вопросы: 1. Почему ухудшилось состояние человека, какой кибернетический механизм регуляции отвечает за эту реакцию?
2. От баланса каких процессов зависит температура тела?
3. Какие способы теплопродукции Вам известны?
4. Какова роль и механизмы изменения тонуса кожных артериол при действии низких и высоких температур?
5. Где находится центр терморегуляции у человека?
ОТВЕТ:
1. При погружении человека с перегреванием организма в холодную воду у него произойдет стимуляция холодовых рецепторов кожи, что приведёт к рефлекторному возбуждению центра теплопродукции и еще большему повышению температуры тела. Кроме этого, отмечается спазм кожных сосудов, способствующий снижению периферического кровотока и нарушению процессов теплоотдачи. Кроме этого, отмечается спазм кожных сосудов,
способствующий снижению периферического кровотока и нарушению процессов теплоотдачи.
2. Температура тела человека зависит от баланса между образованием тепла в организме (как продукта всех обменных процессов) и отдачей тепла через поверхность тела, особенно кожу (до 90-95%), а также через легкие, мочу.
3. Сократительный термогенез связан с сокращениями скелетных мышц.
Несократительный термогенез происходит во всех органах и тканях кроме скелетных мышц.
4. 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 количество крови, кожа охлаждается, поэтому уменьшается 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 температуре воздуха, близкой к 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).
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.
5. Центр терморегуляции находится в гипоталамусе. Передний отдел гипоталамуса воспринимает информацию от периферических и центральных терморецепторов.
Центр теплопродукции расположен в ядрах заднего отдела гипоталамуса.
Скачать 0.86 Mb.