Фізіологія системи органів виділення

Виділення - Сукупність фізіологічних процесів, спрямованих на видалення з організму кінцевих продуктів обміну речовин (здійснюють нирки, потові залози, легені, шлунково-кишковий тракт та ін).

Виділення (екскреція) – процес звільнення організму від кінцевих продуктів метаболізму, надлишку води, мінеральних (макро- та мікроелементів), поживних, чужорідних та токсичних речовин та тепла. Виділення відбувається в організмі постійно, що забезпечує підтримку оптимального складу та фізико-хімічних властивостей його внутрішнього середовища та насамперед крові.

Органи виділення людини

Процес виділення має важливе значення для гомеостазу, він забезпечує звільнення організму від кінцевих продуктів обміну, які вже не можуть бути використані, чужорідних та токсичних речовин, а також надлишку води, солей та органічних сполук, що надійшли з їжею або утворилися в результаті обміну речовин. Основне значення органів виділення полягає у підтримці сталості складу та обсягу рідини внутрішнього середовища організму, насамперед крові.

• нирки - видаляють надлишок води, неорганічних та органічних речовин, кінцеві продукти обміну;
• легені - виводять вуглекислий газ, воду, деякі леткі речовини, наприклад, пари ефіру і хлороформу при наркозі, пари алкоголю при сп'яніння;
• слинні та шлункові залози - виділяють важкі метали, ряд лікарських препаратів (морфій, хінін) та чужорідних органічних сполук;
• підшлункова залоза та кишкові залози - Екскретують важкі метали, лікарські речовини;
• шкіра (потові залози) - Виділяють воду, солі, деякі органічні речовини, зокрема сечовину, а при напруженій роботі - молочну кислоту.

Загальна характеристика системи виділення

Система виділення - це сукупність органів (нирки, легені, шкіра, травний тракт) та механізмів регуляції, функцією яких є екскреція різних речовин та розсіювання надлишку тепла з організму в навколишнє середовище.

Нирки відіграють провідну роль в екскреції азотовмісних речовин, води (в нормальних умовах більше половини її обсягу від добового виділення), надлишку більшості мінеральних речовин (натрію, калію, фосфатів та ін), надлишку поживних та чужорідних речовин.

Легкі забезпечують видалення понад 90% вуглекислого газу, що утворюється в організмі, пари води, деяких летких речовин, що потрапили або утворюються в організмі (алкоголь, ефір, хлороформ, гази автотранспорту та промислових підприємств, ацетон, сечовина, продукти деградації сурфактанту). При порушенні функцій нирок посилюється виділення сечовини із секретом залоз дихальних шляхів, розкладання якої призводить до утворення аміаку, що зумовлює появу специфічного запаху з рота.

Заліза травного тракту (включаючи слинні залози) відіграють провідну роль у виділенні надлишку кальцію, білірубіну, жовчних кислот, холестеролу та його похідних. Вони можуть виділяти солі важких металів, лікарські речовини (морфін, хінін, саліцилати), чужорідні органічні сполуки (наприклад, барвники), невелика кількість води (100-200 мл), сечовини та сечової кислоти. Їх функція виділення посилюється при навантаженні організму надмірною кількістю різних речовин, а також при захворюваннях нирок.При цьому значно зростає виведення продуктів обміну білків із секретами травних залоз.

Шкіра має провідне значення у процесах віддачі організмом тепла у навколишнє середовище. У шкірі є спеціальні органи виділення - потові та сальні залози. Потові залози відіграють важливу роль у виділенні води, особливо в умовах жаркого клімату та (або) інтенсивної фізичної роботи, у тому числі у гарячих цехах. Виділення води з поверхні шкіри коливається від 0,5 л/добу у спокої до 10 л/добу у спекотні дні. З ним виділяються також солі натрію, калію, кальцію, сечовина (5-10% від загального виведеного з організму її кількості), сечова кислота, близько 2% вуглекислого газу. Сальні залози секретують особливу жирову речовину - шкірне сало, яке виконує захисну функцію. Воно складається на 2/3 із води та 1/3 із неомильних сполук — холестеролу, сквалену, продуктів обміну статевих гормонів, кортикостероїдів та ін.

Функції системи виділення

Видільна система виконує безліч важливих функцій, таких як:

• Виведення відходів, таких як сечовина, сечова кислота, аміак та інших хімічних продуктів через сечу
• Підтримка осмотичного тиску крові та плазми
• Підтримка електролітного балансу в організмі
• Метаболізм тих ліків, які не метаболізуються у печінці

Виділення – звільнення організму від кінцевих продуктів обміну, чужорідних речовин, шкідливих продуктів, токсинів, лікарських речовин. Через війну обміну речовин, у організмі утворюються кінцеві продукти, які можуть організмом далі використовуватися і тому повинні видалятися з нього.Частина цих продуктів є токсичними для органів виділення, тому в організмі формуються механізми, спрямовані на перетворення цих шкідливих речовин або на нешкідливі, або менш шкідливі для організму. Наприклад, аміак, що утворюється в процесі обміну білків, шкідливо впливає на клітини ниркового епітелію, тому в печінці аміак перетворюється на сечовину, яка не чинить шкідливої ​​дії на нирки. Крім того, в печінці відбувається знешкодження таких токсичних речовин як фенол, індол і скатол. Ці речовини з'єднуються із сірчаною та глюкуроновою кислотами, утворюючи менш токсичні речовини. Отже, процесам виділення передують процеси про захисного синтезу, тобто. перетворення шкідливих речовин на нешкідливі.

До органів виділення відносяться: нирки, легені, шлунково-кишковий тракт, потові залози. Всі ці органи виконують такі функції: видалення продуктів обміну; участь у підтримці сталості внутрішнього середовища організму.

Участь органів виділення у підтримці водно-сольового балансу

Функції води: вода створює середовище, в якому протікають усі метаболічні процеси; є частиною структури всіх клітин організму (пов'язана вода).

Організм людини на 65-70% загалом складається з води. Зокрема, у людини із середньою вагою 70 кг в організмі знаходиться близько 45 л води. З цієї кількості 32 л становить внутрішньоклітинна вода, яка бере участь у побудові структури клітин, а 13 л позаклітинна вода, з якої 4,5 л становить кров і 8,5 л міжклітинна рідина. Людський організм постійно втрачає воду. Через нирки виводиться близько 1,5 л води, яка розводить токсичні речовини, зменшуючи їхню токсичну дію.Згодом втрачається близько 0,5 л води на добу. Повітря, що видихається, насичене водяними парами і в такому вигляді видаляється 0,35 л. З кінцевими продуктами травлення видаляється близько 0,15 л води. Таким чином протягом доби з організму видаляється близько 2,5 л води. Для збереження водного балансу така ж кількість повинна надходити в організм: з продуктами харчування та питвом в організм надходить близько 2 л води та 0,5 л води утворюється в організмі в результаті обміну речовин (обмінна вода), тобто. прихід води дорівнює 2,5 л.

Регулювання водного балансу. Авторегуляція

Цей процес запускається з відхиленням константи вмісту води в організмі. Кількість води в організмі - жорстка константа, так як при недостатньому надходженні води дуже швидко настає зсув рН та осмотичного тиску, що призводить до глибокого порушення обміну речовин в клітині. Про порушення водного балансу організму сигналізує суб'єктивне відчуття спраги. Воно виникає при недостатньому надходженні води в організм або при надмірному її виділенні (посилене потовиділення, диспепсії, при надмірному надходженні мінеральних солей, тобто при підвищенні осмотичного тиску).

У різних ділянках судинного русла особливо в області гіпоталамуса (у супраоптичному ядрі) знаходяться специфічні клітини - осморецептори, що містять вакуоль (бульбашка), заповнену рідиною. Ці клітини огинає капілярну судину. При підвищенні осмотичного тиску крові внаслідок різниці осмотичного тиску рідина з вакуолі виходитиме в кров. Вихід води з вакуолі призводить до її зморщування, що спричиняє збудження клітин осморецепторів.Крім цього, виникає відчуття сухості слизової оболонки порожнини рота та глотки, при цьому подразнюються рецептори слизової оболонки, імпульси від яких так само надходять у гіпоталамус та посилюють збудження групи ядер, які називають центром спраги. Нервові імпульси від них надходять у кору мозку і там формується суб'єктивне відчуття спраги.

При збільшенні осмотичного тиску крові починають формуватися реакції, спрямовані відновлення константи. Спочатку використовується резервна вода з усіх водних депо, вона починає переходити в кров, крім того, подразнення осморецепторів гіпоталамуса стимулює виділення АДГ. Він синтезується в гіпоталамусі, а депонується у задній частині гіпофіза. Виділення цього гормону призводить до зменшення діурезу за рахунок збільшення зворотного всмоктування води у нирках (особливо у збиральних трубочках). Таким чином, організм звільняється від надлишку солей за мінімальних втрат води. На основі суб'єктивного відчуття спраги (мотивації спраги) формуються поведінкові реакції, спрямовані на пошук та прийом води, що призводить до швидкого повернення константи осмотичного тиску до нормального рівня. Так здійснюється процес регулювання жорсткої константи.

Водне насичення здійснюється у дві фази:

• фаза сенсорного насичення, що виникає при подразненні водою рецепторів слизової оболонки порожнини рота та глотки, в кров виходить депонована вода;
• фаза істинного або метаболічного насичення виникає в результаті всмоктування прийнятої води в тонкій кишці і надходження її в кров.

Видільна функція різних органів та систем

Видільна функція травного тракту зводиться не тільки до видалення неперетравлених залишків їжі. Наприклад, у хворих на нефрит видаляються азотисті шлаки.При порушенні тканинного дихання недоокислені продукти складних органічних речовин також з'являються у слині. При отруєннях у хворих з симптомами уремії спостерігається гіперсалівація (посилене слиновиділення), яку певною мірою можна розглядати як додатковий механізм виділення.

Через слизову оболонку шлунка виділяються деякі барвники (метиленовий синій чи конгорот), що використовується для діагностики захворювань шлунка при одночасної гастроскопії. Крім того, через слизову оболонку шлунка видаляються солі важких металів, лікарські речовини.

Підшлункова залоза та кишкові залози так само екскретують солі важких металів, пурини та лікарські речовини.

Видільна функція легень

З повітрям, що видихається, легені видаляють вуглекислий газ і воду. Крім того, через альвеоли легень видаляється більшість ароматичних ефірів. Через легені видаляються так само сивушні олії (сп'яніння).

Видільна функція шкіри

Сальні залози за нормального функціонування виділяють кінцеві продукти обміну. Секрет сальних залоз служить для змазування шкіри жиром. Видільна функція молочних залоз проявляється під час лактації. Тому при попаданні в організм матері токсичних та лікарських речовин, ефірних олій вони виділяються з молоком і можуть впливати на організм дитини.

Власне видільними органами шкіри є потові залози, які видаляють кінцеві продукти обміну і тим самим беруть участь у підтримці багатьох констант внутрішнього середовища організму. Потім з організму видаляється вода, солі, молочна і сечова кислоти, сечовина, креатинін.У нормі частка потових залоз у видаленні продуктів білкового обміну невелика, але при захворюваннях нирок, особливо при гострій нирковій недостатності, потові залози значно збільшують обсяг продуктів, що виділяються в результаті збільшення потовиділення (до 2 л і більше) і значного збільшення вмісту сечовини в поті. Іноді сечовини видаляється настільки багато, що вона у вигляді кристаликів відкладається на тілі та білизну хворого. Згодом можуть видалятися токсини та лікарські речовини. Для деяких речовин потові залози є єдиним органом виділення (наприклад, миш'яковиста кислота, ртуть). Ці речовини, виділяючись з потом, накопичуються у волосяних цибулинах, покривах, що дозволяє визначити наявність цих речовин в організмі навіть через багато років після його загибелі.

Видільна функція нирок

Нирки є головними органами виділення. Їм належить провідна роль у підтримці постійного внутрішнього середовища (гомеостазу).

Функції нирок дуже великі і беруть участь:

• у регуляції об'єму крові та інших рідин складових внутрішнє середовище організму;
• регулюють постійний осмотичний тиск крові та інших рідин організму;
• регулюють іонний склад внутрішнього середовища;
• регулюють кислотно-лужну рівновагу;
• забезпечують регуляцію виділення кінцевих продуктів азотистого обміну;
• забезпечують екскрецію надлишку органічних речовин, що надходять з їжею та утворилися в процесі обміну речовин (наприклад, глюкози або амінокислоти);
• регулюють метаболізм (обмін речовин білків, жирів та вуглеводів);
• беруть участь у регуляції АТ;
• беруть участь у регуляції еритропоезу;
• беруть участь у регуляції згортання крові;
• беруть участь у секреції ферментів та фізіологічно активних речовин: ренін, брадикінін, простагландини, вітамін D.

Структурно-функціональною одиницею нирки є нефрон, у ньому здійснюються процес сечоутворення.

Освіта кінцевої сечі є результатом трьох основних процесів, які у нефроні: фільтрації, реабсорбції і секреції.

Клубочкова фільтрація

Утворення сечі в нирках починається з фільтрації плазми крові в ниркових клубочках.

При нормальній швидкості кровотоку великі молекули білка утворюють бар'єрний шар на поверхні пор ендотелію, перешкоджаючи проходженню через них формених елементів і дрібнодисперсних білків. мембрани обмежують проходження молекул залежно від їх розміру, форми та заряду. відростки (ніжки), якими вони прикріплюються до базальній мембрані. Простір між ніжками перегороджується щілинними мембранами, які обмежують проходження альбумінів та інших молекул з великою молекулярною масою.

Основною силою, що забезпечує фільтрацію у ниркових клубочках, є гідростатичний тиск крові у капілярах клубочка. Ефективний фільтраційний тиск, від якого залежить швидкість клубочкової фільтрації, визначається різницею між гідростатичним тиском крові в капілярах клубочка (70 мм рт. ст.) та протидіючими йому факторами - онкотичним тиском білків плазми (30 мм рт. ст.) і гідростатичним тиском ультрафільтрату в капсулі клубочка (20 мм рт. ст.). Отже, ефективний фільтраційний тиск дорівнює 20 мм рт. ст. (70 - 30 - 20 = 20).

На величину фільтрації впливають різні внутрішньониркові та позаниркові фактори.

До ниркових факторів відносяться: - величина гідростатичного тиску крові в капілярах клубочка; кількість функціонуючих клубочків; величина тиску ультрафільтрату у капсулі клубочка; ступінь проникності капілярів клубочка.

До позаниркових факторів відносяться: - величина кров'яного тиску в магістральних судинах (аорта, ниркова артерія); швидкість ниркового кровотоку; величина онкотичного тиску крові; функціональний стан інших органів; ступінь гідратації тканин (кількість води).

Канальцева реабсорбція

Реабсорбція - зворотне всмоктування з первинної сечі в кров води та речовин, необхідних організму. У нирках людини за добу утворюється 150-180 л фільтрату чи первинної сечі. Кінцевої чи вторинної сечі виділяється близько 1,5 л, решта рідкої частини (тобто 178,5 л) всмоктується в канальцях та збиральних трубочках. Зворотне всмоктування різних речовин здійснюється за рахунок активного та пасивного транспорту. Якщо речовина реабсорбується проти концентраційного та електрохімічного градієнта (тобто.з витратою енергії), такий процес називається активним транспортом. Розрізняють первинно-активний та вторинно-активний транспорт. Первинно-активним транспортом називається перенесення речовин проти електрохімічного градієнта, що здійснюється за рахунок енергії клітинного метаболізму. Приклад: перенесення іонів натрію, що відбувається за участю ферменту натрій-калію АТФази, що використовує енергію аденозинтрифосфату. Вторично активним транспортом називається перенесення речовин проти концентраційного градієнта, але без витрати енергії клітини. За допомогою такого механізму відбувається реабсорбція глюкози та амінокислот.

Пасивний транспорт - відбувається без витрат енергії та характеризується тим, що перенесення речовин відбувається по електрохімічному, концентраційному та осмотичному градієнту. За рахунок пасивного транспорту реабсорбуються вода, вуглекислий газ, сечовина, хлориди.

Реабсорбція речовин у різних відділах нефрону неоднакова. У проксимальному сегменті нефрону з ультрафільтрату у звичайних умовах реабсорбуються глюкоза, амінокислоти, вітаміни, мікроелементи, натрій та хлор. У наступних відділах нефрону реабсорбуються лише іони та вода.

Велике значення в реабсорбції води та іонів натрію, а також у механізмах концентрування сечі має функціонування поворотно-протиточної системи. Петля нефрона має два коліна - низхідне і висхідне. Епітелій висхідного коліна має здатність активно переносити іони натрію в міжклітинну рідину, але стінка цього відділу непроникна для води. Епітелій низхідного коліна пропускає воду, але не має механізмів транспортування іонів натрію. Проходячи через низхідний відділ петлі нефрону і віддаючи воду, первинна сеча стає концентрованішою.Реабсорбція води відбувається пасивно за рахунок того, що у висхідному відділі відбувається активна реабсорбція іонів натрію, які надходять у міжклітинну рідину, підвищують осмотичний тиск у ній і сприяють реабсорбції води з низхідних відділів.

• Фізіологія
  • Історія фізіології
  • Методи фізіології
  • Клітина та клітинна мембрана
    • Будова та функції цитоплазматичної мембрани
    • Транспорт речовин
    • Канали клітинних мембран
    • Гістогематичний та гематоенцефалічний бар'єри мозку
    • Фізіологія та властивості збудливих тканин
      • Мембранний потенціал спокою та дії
      • Досвід Гальвані
      • Функції та типи нервових волокон
      • Закони подразнення збудливих тканин
      • Будова синапсу та його медіатори. Види синапсів
      • Хімічні та електричні синапси
      • Нервово-м'язовий синапс
      • М'язова система людини
        • Скелетні м'язи
        • Сила швидких та повільних м'язових волокон
        • Гладкі м'язи
        • М'язове скорочення
        • Центральна нервова система людини
          • Гальмування центральної нервової системи
          • Методи дослідження центральної нервової системи
          • Нейрони та нервова тканина
          • Нервові центри
          • Рефлекторна дуга
          • Лімбічна система
          • Підкіркові ядра мозку
          • Довгий мозок
          • Міст мозку, його функції та будова
          • Коріння та нейрони спинного мозку
            • Шляхи спинного мозку