60. Физиологическая характеристика выделительных процессов. Влияние мышечной работы на их деятельность.

1. Общая характеристика выделительных процессов

Выделение – конечный этап обмена веществ, заключающийся в выведении во внешнюю среду конечных продуктов обмена, а так же чужеродных и излишних веществ.

Система выделения включает:

- почки;

- желудочно-кишечный тракт;

- легкие;

- кожу с потовыми железами;

- слизистые оболочки;

- секреторные органы (слюнные железы, печень и др.).

Экскреты – вещества, выделяемые органами выделения из организма в процессе жизнедеятельности. К ним относят:

- диоксид углерода (выделяется в основном легкими);

- конечные продукты белкового обмена (мочевина, мочевая кислота, креатинин и др.) – выделяются почками, меньше желудочно-кишечным трактом и кожей;

- продукты неполного окисления органических веществ (молочная кислота, кетоновые и ацетоновые тела и др.) – выделяются почками, легкими, желудочно-кишечным трактом);

- неорганические вещества (соли) – выделяются почками, желудочно-кишечным трактом, кожей;

- чужеродные вещества, поступающие с пищей и не участвующие в обмене веществ – удаляются желудочно-кишечным трактом;

- излишние вещества – удаляются почками и желудочно-кишечным трактом;

- вода – удаляется всеми органами выделения.

Функции органов выделения:

- выведение из организма экскретов;

- участие в процессах осморегуляции;

- регуляция кровяного давления;

- регуляция постоянства ионного состава и рН внутренней среды организма;

- терморегуляция (испарение воды с поверхности кожи и альвеол).

2. Строение и функции почек

Почки – основные органы выделения, которые образуют и выделяют мочу, а вместе с ней излишки воды, с растворенными в ней продуктами обмена веществ, минеральные соли, инородные вещества и др. Тем самым почки регулируют водно-солевой обмен и постоянство осмотического давления.

С помощью почек кровь очищается от продуктов обмена. Для определения степени очищения крови принята единица – клиренс (коэффициент очищения), под которым понимают объем плазмы (в миллилитрах), полностью очищаемый от какого-либо вещества в течение минуты.

Структурно в почке различают внешнюю – корковую, внутреннюю – мозговую и промежуточную зоны. Почка состоит из множества не сообщающихся друг с другом структурно-функциональных единиц – нефронов. По степени погружения в корковое вещество различают нефроны: суперфициальные (составляют 20-30% всего объема, расположены поверхностно), интракортикальные (составляют 60-70%, участвуют в основном в процессах ультрафильтрации и концентрации мочи) и юкстамедуллярные (залегают в промежуточной зоне, в основном обеспечивают эндокринную функцию почек). Каждый нефрон представлен начальным отделом – сосудистым клубочком, сформированным приносящей артериолой, которая разветвляется на множество капиллярных петель, сливающихся в выносящий сосуд. Сосудистый клубочек окружен двухслойной капсулой Шумлянского – Боумена. Внутренний (висцеральный) листок капсулы плотно окружает сосудистый клубочек, а наружный (париетальный) листок капсулы переходит в почечный каналец, состоящий из проксимального извитой канальца (начинается непосредственно из полости капсулы Шумлянского-Боумена), проксимального прямого канальца, петли Генле и дистального извитого канальца. За дистальным извитым канальцем следует связующий каналец, соединяющийся с собирательной трубкой, которая сливается в выводной проток, откуда моча поступает в почечную лоханку, а затем в мочеточник и мочевой пузырь.

Извитые канальцы выстилает кубический эпителий, в цитоплазме которого обнаруживается большое количество зернистости и вакуолей, что сближает его с секреторными клетками.

Почки расположены вблизи аорты, и короткие почечные артерии передают высокое давление крови аорты артериям почек. Диаметр приносящей артериолы сосудистого клубочка значительно больше диаметра выносящего сосуда, что обеспечивает замедленный ток крови в сосудах клубочка при сохранении ее высокого давления. Выносящий артериальный сосуд вновь разветвляется, образуя вторую сеть почечных капилляров, оплетающих канальцы, в которых происходит газо- и хемообмен. Давление в них уже значительно ниже. Таким образам, кровь в почке проходит через две капиллярные сети: капилляры мальпигиева клубочка и капилляры стенок извитых канальцев и петли Генле.

В юкстагломерулярных нефронах, расположенных преимущественно в мозговом слое почек, просвет приносящего и выносящего кровеносных сосудов одинаковый, поэтому высокого давления, как в мальпигиевых клубочках здесь не создается. Выносящие сосуды, не разветвляясь в капилляры, входят в мозговой слой и только там распадаются в виде прямых параллельных сосудов. У места вхождения в клубочек приносящие артериолы имеют утолщения, образующие околоклубочковый комплекс, клетки которого вырабатывают ренин, участвующий в регуляции уровня артериального давления и поддерживающий нормальный приток крови к почкам. Ренин образуется при уменьшении почечного кровотока. Ренин стимулирует секрецию альдостерона и антидиуретического гормона, усиливает реабсорбцию натрия и участвует в формировании чувства жажды.

Гомеостатическая функция почек

Посредством почек организм освобождается от излишков воды и минеральных солей. Усиление мочеобразования, приводящее к возрастанию выведения из организма избытка воды и солей, называют диурезом разведения. Диурез изменяется под воздействием повышения артериального давления вследствие возбуждения прессорецепторов сосудистых рефлексогенных зон и изменения уровня образования антидиуретического гормона гипофиза (вазопрессин).

При избытке в организме солей происходит раздражение осморецепторов промежуточного мозга и кровеносных сосудов, что изменяет осмотическое давление крови. Происходит усиление выработки гипофизом вазопрессина, который способствует реабсорбции воды из первичной мочи и ее концентрации.

При повышенном содержании воды и пониженном осмотическом давлении крови выработка вазопрессина тормозится, снижается реабсорбция воды из первичной мочи и в результате диурез увеличивается.

На реабсорбцию и экскрецию ионов почками большое влияние оказывают гормоны. Так под влиянием гормона надпочечников альдостерона возрастает реабсорбция натрия и секреция калия. Выделение калия уменьшается под действием инсулина. Паратгормон, секретируемый паращитовидными железами, увеличивает реабсорбцию кальция. Гормон щитовидной железы тиреокальцитонин стимулирует секрецию кальция почками и снижает его уровень в крови.

Почки являются местом синтеза некоторых гормонов. Так в юкстагломерулярных нефронах синтезируется ренин (его функции описаны выше), в корковой зоне почек синтезируется калликреин, который вызывает продукцию мощного сосудорасширяющего вещества каллидина, в мозговой зоне почек вырабатываются простагландины (медуллин и др.), которые действуют на периферическое сосудистое сопротивление, оказывают сосудорасширяющий и натрийуретический эффекты. Так же в почках синтезируется эритропоэтин, который стимулирует формирование в органах кроветворения эритроцитов.

Так же почки участвуют в регуляции кислотно-щелочного равновесия в организме. При снижении резервной щелочности (ацидозе) почки выделяют кислую мочу, а при ее повышении (алкалозе) – щелочную.

Почки участвуют так же в глюконеогенезе – процессе новообразования глюкозы. При длительном голодании из почек в кровоток может поступать до половины общего количества глюкозы.

Физические нагрузки существенно изменяют деятельность почек. Эти изменения зависят от характера мышечной деятельности и уровня тренированности организма. Они проявляются в уменьшении количества и изменения состава мочи, появлений в ней не типовых компонентов или в увеличении обычных составных частей мочи.

Наибольшие изменения в работе почек присущи нагрузкой на выносливость, которые сопровождаются уменьшением количества мочи, что выделяется, и увеличением в 2-3 раза количества фосфатов (в норме 3 г в сутки), мочевины (обычно 30 г в сутки), мочевой кислоты и креатинина.

В условиях кратковременных нагрузок субмаксимальной интенсивности, во время которых преобладают процессы анаэробного энергообеспечения, значительно увеличивается выведение почками не переваренных продуктов - молочной, р-оксимасляной и ацетоуксусной кислот. Физические нагрузки со значительным компонентом психоэмоционального напряжения сопровождаются вследствие усиленного выделения адреналина и повышение состава глюкозы в крови, глюкозурией, то есть появлением в моче сахара, которого при нормальных условиях быть не может.

Значительные физические нагрузки нередко приводят к появлению в моче белка. Белок в моче, количество которого может достигать 2-8 %, свежие эритроциты (до 10 и более в поле зрения под микроскопом), лейкоциты, гиалиновые и зернистые цилиндры свидетельствуют о нарушенном состояния почек, о неспособности их обеспечить свою деятельность в условиях физических нагрузок. Для понимания механизма этих изменений следует иметь в виду, что интенсивная мышечная деятельность протекает в условиях повышенной температуры тела, что в свою очередь приводит к нарушениям регуляции функции почек. Развитие состояния тренированности в целом предотвращает этим изменениям. Однако в условиях максимальных нагрузок - например, соревнований - именно высококвалифицированные спортсмены испытывают наибольших нагрузок и поэтому у них чаще, чем у недостаточно тренированных, наблюдают описанные изменения. Наибольшие сдвиги в функции почек наблюдают сразу после окончания нагрузки, в восстановительный период состав мочи постепенно нормализуется.

Патогенез изменений функции почек, которые наблюдают в условиях значительных физических нагрузок, связанный со снижением кровообращения в почках, что отражается на основных процессах, которые протекают в них - фильтрации, секреции и реабсорбции. Непосредственной причиной нарушения этих процессов, в результате которых в моче поступают белок и другие элементы, является снижение плазмообращения в почках. Степень этого снижения пропорционален интенсивности нагрузки и может достичь в условиях большой работы величины-70%. Наряду со снижением плазмообращения наблюдается значительное (в 2-5 раз) повышение сопротивления, которому он подвергается в сосудах почек. Определенное значение среди изменений плазмообращения в почках имеет также уменьшение на 25-30 % от уровня покоя уровень фильтрации в гломерулах. Вследствие этих изменений возрастает возможность прохождения белков плазмы крови и ее форменных элементов через гломерулярные мембраны.

Важно иметь в виду, что нарушение функции выделения у тренированных спортсменов случаются очень редко, но в условиях хронического физического перенапряжения и перетренировки наблюдаются часто и достигают значительной выраженности.