Обмен веществ и энергии. Питание. Терморегуляция

1. Обмен веществ: ассимиляция и диссимиляция, понятие о питательных веществах, их значение.

Обмен веществ – совокупность процессов поступления питательных веществ в организм, использования их организмов для синтеза клеточных структур и выработки энергии, а также выделения конечных продуктов распада в окружающую среду. Обмен веществ проходит в три основных этапа: 1. Поступление веществ в организм, 2. Использование веществ клетками организма, 3. Выделение продуктов распада в окружающую среду.

Ассимиляция – совокупность процессов, обеспечивающих поступление питательных веществ во внутреннюю среду организма и использование их для синтеза клеточных структур и секретов клеток. Пищеварение – первый этап ассимиляции (гидролиз белков, жиров и углеводов).

Анаболизм – заключительный этап ассимиляции, совокупность внутриклеточных процессов, обеспечивающих синтез структур и секретов клеток организма.

Диссимиляция – процесс распада клеточных структур до мономеров и других соединений без высвобождения энергии.

Питательные вещества – продукты гидролиза белков, жиров и углеводов – пластический и энергетический материал, а также вода, минеральные соли и витамины, являющиеся только пластическим материалом.

2. Обмен белков: значение белков для организма, биологическая ценность различных белков, коэффициент изнашивания, белковый минимум, белковый оптимум, соотношение между расходом и поступлением белка в организм, регуляция белкового обмена.

Роль белков в организме.

С синтезом белка в клетке связаны: 1)процессы роста и самообновления структурных компонентов организма; 2) процессы регенерации; 3) продукция ферментов, гормонов пептидной и белковой природы; 4) белки обеспечивают онкотическое давление и тем самым влияют на обмен воды между кровью и тканями; 5) входят в состав буферных систем плазмы; 6) являются переносчиками гормонов, минеральных веществ, липидов, холестерина; 7) иммунные белки плазмы участвуют в защитных реакциях; 8) могут использоваться в качестве источника энергии.

Биологическая ценность различных белков.

Ко­эф­фи­ци­ент из­на­ши­ва­ния — это рас­ход бел­ка при ну­ле­вом его при­хо­де, но дос­та­точ­ной ка­ло­рий­но­сти пи­щи. У сред­не­го че­ло­ве­ка он со­став­ля­ет 20—30 г/сут.

Бел­ко­вый ми­ни­мум — это ми­ни­маль­ный при­ход бел­ка, при ко­то­ром устанавли­ва­ет­ся азо­ти­стое рав­но­ве­сие (око­ло 30—50 г/сут).

Белковый оптимум - ми­ни­маль­ное ко­ли­че­ст­во бел­ка, обес­пе­чи­ваю­щее нормаль­ную жиз­не­дея­тель­ность (80—100 г/сут).

Под бел­ко­вым (азо­ти­стым) ба­лан­сом по­ни­ма­ют со­от­но­ше­ние ме­ж­ду суточным при­хо­дом и су­точ­ным рас­хо­дом бел­ка (азо­та). При этом воз­мож­ны три ва­ри­ан­та это­го ба­лан­са.

* Азо­ти­стое рав­но­ве­сие — рас­ход азо­та ра­вен при­хо­ду. Это обыч­ное для нор­мы со­стоя­ние.

* От­ри­ца­тель­ный азо­ти­стый ба­ланс — рас­ход азо­та боль­ше при­хо­да. Это на­блю­да­ет­ся при не­дос­та­точ­ном при­хо­де бел­ка или уси­лен­ном его рас­па­де (на­при­мер, опу­хо­ле­вом рос­те), так как:

* бел­ки не из че­го не об­ра­зу­ют­ся;

* ре­зер­вов бел­ков прак­ти­че­ски нет;

* бел­ки обя­за­тель­но рас­хо­ду­ют­ся, да­же ес­ли они не по­сту­па­ют.

* По­ло­жи­тель­ный азо­ти­стый ба­ланс — при­ход азо­та мень­ше рас­хо­да. Это на­блю­да­ет­ся при уси­лен­ном об­ра­зо­ва­нии но­вых струк­тур:

* рос­те;

* бе­ре­мен­но­сти;

* на­ра­щи­ва­нии мы­шеч­ной мас­сы;

* по­сле го­ло­да­ния и при вы­здо­ров­ле­нии по­сле из­ну­ряю­щих бо­лез­ней;

при ус­ло­вии, что по­сту­п­ле­ние бел­ка дос­та­точ­но. С дру­гой сто­ро­ны, про­сто при по­вы­ше­нии по­треб­ле­ния бел­ка по­ло­жи­тель­ный азо­ти­стый ба­ланс не на­блю­да­ет­ся, так как бе­лок не де­по­ни­ру­ет­ся. В этих ус­ло­ви­ях по­вы­ше­ние при­хо­да азо­та ав­то­ма­ти­че­ски при­во­дит к та­ко­му же по­вы­ше­нию рас­хо­да, и ус­та­нав­ли­ва­ет­ся азо­ти­стое рав­но­ве­сие на но­вом уров­не.

Регуляция обмена белков.

Гормональная регуляция белкового обмена может увеличивать его анаболитическую направленность (соматотропный гормон, инсулин, глюкокортикоиды, тестостерон, эстроген, тироксин), и реже дает катаболическийй эффект (глюкокортикоиды, тироксин).

Соматотропин (гормон роста) активирует транспорт аминокислот в клетки и синтез белка. Инсулин повышает поступление в клетки аминокислот. Глюкокортикоиды уменьшают концентрацию белка в большинстве клеток, повышают концентрацию аминокислот в плазме, увеличивают синтез белка в печени и его переход в углеводы (глюконеогенез).

3. Обмен жиров: значение жиров для организма, биологическая ценность различных жиров и профилактика сердечно-сосудистых заболеваний, потребность организма в жирах, регуляция обмена жиров. 

Роль липидов в организме.

1. Липиды участвуют в пластическом и энергетическом обмене. Пластическая роль обеспечивается в основном фосфолипидами и холестерином. Эти вещества участвуют в синтезе миелина и тромбопластина нервной ткани, стероидных гормонов, желчных кислот, простагландинов и витамина D, а также в формировании биологических мембран.

2. Холестерин ограничивает абсорбцию некоторых водорастворимых веществ и некоторых химически активных факторов.

3. Липиды поддерживают структуры и функции клеточных мембран, тканевых оболочек, покровов тела и участвуют в механической фиксации внутренних органов, что является основой защитной функции липидов.

4. Используются в качестве источника энергии.

5. Источник эндогенной воды

6. Жировая ткань обеспечивает женщине резерв энергии, необходимый для вынашивания плода и грудного вскармливания.

Биологическая ценность различных жиров.

Линолевая и линоленовая ненасыщенные кислоты являются незаменимыми факторами питания, т.к. не синтезируются в организме. Вместе с арахноидоновой ненасыщенные жирные кислоты получили название витамина F. Роль этих кислот состоит в синтезе важнейших липидных компонентов клеточных мембран, от которых зависит активность ферментов мембран и их проницаемость. Полиненасыщенные жирные кислоты являются материалом для синтеза простагландинов, регулирующих многие жизненно важные функции.

Потребность организма в жирах.

Потребность в жире как в веществе для строительства, обновления клеток и нормального течения обменных процессов определяется максимум 25-30 граммами в день.

Большинство жиров и жирных кислот может быть синтезировано из других составляющих пищи, и главная задача полностью обеспечить потребности организма в незаменимых компонентах, которые организм не способен накопить в достаточных количествах или синтезировать из других. Незаменимыми жирами являются полиненасыщенные жирные кислоты (ПНЖК) класса омега-3 и омега-6.

Потребность в ПНЖК составляет 10-12 гр., и главное при этом обеспечить достаточное поступление жирных кислот омега-3.Соотношение жирных кислот омега-6 и омега-3 должно быть близко в 1:1. Это наиболее физиологичное соотношение для организма.

Регуляция обмена липидов.

Гормональная регуляция обмена триглициридов зависит от количества углеводов в крови. В их отсутствие быстрая мобилизация жирных кислот из жировой ткани обеспечивается за счет снижения секреции инсулина. При этом ограничивается и депонирование жира – большая его часть используется для получения энергии.

При физической нагрузке и стрессах активация симпатической нервной системы, повышение секреции катехоламинов, кортикотропина и глюкокортикоидов ведет к увеличению активности гормоночувствительной триглицеридлипазы жировых клеток, что ведет к повышению в крови концентрации жирных кислот.

Тиреоидные гормоны, первично влияя на скорость энергетического обмена, снижают количество метаболитов липидного обмена, способствуя бысрой мобилизации жира.

4. Обмен углеводов: значение углеводов для организма, биологическая ценность различных углеводов, потребность организма в углеводах, регуляция обмена углеводов. 

Роль углеводов в организме.

1. Пластическая роль углеводов состоит в том, что глюкоза, галактоза и другие сахара входят в состав гликопротеинов плазмы крови, а также гликопротеинов и гликолипидов, необходимых для осуществления рецепторной функции клеточных мембран. Промежуточные продукты окисления глюкозы (пентозы) входят в состав нуклеотидов и нуклеиновых кислот. Глюкоза необходима для синтеза некоторых аминокислот и липидов.

2. Энергетическая функция: более 90 % углеводов расходуется для выработки энергии. В клетках глюкоза используется как источник энергии путем фосфорилирования при участии фермента гексокиназы или глюкогиназы. Основная часть глюкозы, пройдя ряд преобразований в цикле Кребса, расходуется на синтез АТФ в процессе окислительного фосфорилирования; примерно третья часть химической энергии глюкозы переходит в тепловую энергию.

АТФ также может образовываться в процессе анаэробного расщепления глюкозы – гликолиза.

Потребность организма в углеводах.

Углеводы – это основной и незаменимый источник энергии в организме, они обеспечивают около 60% энергозатрат человека. Потребность в углеводах более всего зависит от возраста, характера и интенсивности труда. Согласно традиционной системе питания, в среднем, взрослый здоровый человек, должен потреблять 300-500 г углеводов в сутки, а в отдельных случаях этот показатель может вырасти до 600-800 г.

Регуляция обмена углеводов.

Осо­бен­ность ре­гу­ля­ции об­ме­на уг­ле­во­дов — не­об­хо­ди­мость под­дер­жа­ния по­сто­ян­ст­ва уров­ня глю­ко­зы в кро­ви.

Та­ким об­ра­зом, ре­гу­ля­ция об­ме­на уг­ле­во­дов пре­сле­ду­ет две це­ли:

* как и в слу­чае дру­гих суб­стра­тов — из­ме­не­ние пу­тей пре­вра­ще­ния глюко­зы (рас­хо­до­ва­ния и де­по­ни­ро­ва­ния; пе­ре­хо­да на преимущественное ис­поль­зо­ва­ние ли­пи­дов или уг­ле­во­дов; вза­им­ных пре­вра­ще­ний суб­стра­тов) в со­от­вет­ст­вии с те­ку­щим со­стоя­ни­ем и потреб­но­стя­ми ор­га­низ­ма;

* под­дер­жа­ние по­сто­ян­ст­ва уров­ня глю­ко­зы в кро­ви.

Раз­бе­рем сна­ча­ла дей­ст­вие ос­нов­ных ре­гу­ля­тор­ных фак­то­ров на пу­ти превраще­ний глю­ко­зы, за­тем — под­дер­жа­ние уров­ня глю­ко­зы в кро­ви.

Ме­та­бо­ли­че­ские фак­то­ры

* Из­бы­ток уг­ле­во­дов тор­мо­зит рас­пад ли­пи­дов и при­во­дит к пе­ре­хо­ду на пре­иму­ще­ст­вен­ное ис­поль­зо­ва­ние уг­ле­во­дов как ос­нов­ной ис­точ­ник энергии, не­дос­та­ток уг­ле­во­дов, на­про­тив, спо­соб­ст­ву­ет пе­ре­хо­ду на преиму­ще­ст­вен­ное ис­поль­зо­ва­ние ли­пи­дов.

* По­вы­шен­ная кон­цен­тра­ция глю­ко­зы в кро­ви уси­ли­ва­ет за­хват глю­ко­зы пече­нью, по­ни­жен­ная — мо­би­ли­за­цию глю­ко­зы из пе­че­ни (то есть, гликоге­но­лиз); это так на­зы­вае­мая бу­фер­ная функ­ция пе­че­ни в от­но­ше­нии кон­цен­тра­ции глю­ко­зы в кро­ви, осу­ще­ст­в­ляе­мая да­же в от­сут­ст­вие нервных и гу­мо­раль­ных влия­ний.

* По­ни­жен­ная кон­цен­тра­ция глю­ко­зы в кро­ви уси­ли­ва­ет глю­ко­не­о­ге­нез.

* К ме­та­бо­ли­че­ской ре­гу­ля­ции мож­но от­не­сти и вы­ве­де­ние глю­ко­зы с мо­чой при рез­ко по­вы­шен­ной ее кон­цен­тра­ции в кро­ви; в нор­ме та­кая концентрация глю­ко­зы не соз­да­ет­ся, и этот ме­ха­низм не дей­ст­ву­ет.

Гор­мо­ны

Ад­ре­на­лин

Этот гор­мон:

* сти­му­ли­ру­ет гли­ко­ге­но­лиз — бы­ст­рый, но крат­ко­вре­мен­ный спо­соб мо­би­ли­за­ции глю­ко­зы, не­об­хо­ди­мый в ус­ло­ви­ях ост­ро­го стрес­са, причем гли­ко­ге­но­лиз ус­ко­ря­ет­ся как в пе­че­ни, так и в мыш­цах;

* ус­ко­ря­ет гли­ко­лиз, осо­бен­но в мыш­цах.

Глю­ко­кор­ти­кои­ды

Эти гор­мо­ны сти­му­ли­ру­ют глю­ко­не­о­ге­нез — дол­го­вре­мен­ный ис­точ­ник глю­ко­зы, не­об­хо­ди­мый в ус­ло­ви­ях хро­ни­че­ско­го стрес­са.

Глю­ка­гон

Этот гор­мон:

* сти­му­ли­ру­ет гли­ко­ге­но­лиз (биохимическая реакция, протекающая главным образом в печени и мышцах, во время которой гликоген расщепляется до глюкозы и глюкозо-6-фосфата) — но, в от­ли­чие от ад­ре­на­ли­на, толь­ко в пе­че­ни, но не в мыш­цах;

* сти­му­ли­ру­ет глю­ко­не­о­ге­нез (процесс образования в печени и отчасти в корковом веществе почек (около 10 %) молекул глюкозы из молекул других органических соединений — источников энергии, например свободных аминокислот, молочной кислоты, глицерина);

* тор­мо­зит гли­ко­ге­нез (биохимическая реакция, протекающая в основном в печени и мышцах, в результате которой глюкоза превращается в гликоген).

Все эти три ме­ха­низ­ма спо­соб­ст­ву­ют по­вы­ше­нию уров­ня глю­ко­зы в кро­ви, пре­пят­ст­вуя раз­ви­тию ги­пог­ли­ке­мии.

Ин­су­лин

Этот гор­мон са­мы­ми раз­ны­ми спо­со­ба­ми спо­соб­ст­ву­ет де­по­ни­ро­ва­нию избыт­ка уг­ле­во­дов в ви­де как гли­ко­ге­на, так и ли­пи­дов:

* уси­ли­ва­ет транс­порт глю­ко­зы в клет­ки, осо­бен­но де­по­ни­рую­щих орга­нов — пе­че­ни и мышц;

* уси­ли­ва­ет гли­ко­ге­нез;

* тор­мо­зит гли­ко­ге­но­лиз;

* тор­мо­зит глю­ко­не­о­ге­нез;

* уси­ли­ва­ет ли­по­ге­нез из уг­ле­во­дов.

СТГ

Этот гор­мон раз­лич­ны­ми пу­тя­ми пре­пят­ст­ву­ет ис­поль­зо­ва­нию глю­ко­зы как ис­точ­ни­ка энер­гии, в ча­ст­но­сти тор­мо­зит транс­порт глю­ко­зы в клет­ки, осо­бен­но мышц и пе­че­ни.

Та­ким об­ра­зом, ин­су­лин — един­ст­вен­ный гор­мон, сни­жаю­щий уро­вень глюко­зы в кро­ви. Все ос­таль­ные гор­мо­ны (ад­ре­на­лин, глю­ко­кор­ти­кои­ды, глю­ка­гон и СТГ) по­вы­ша­ют этот уро­вень, то есть дей­ст­ву­ют противоположно ин­су­ли­ну, и по­то­му на­зы­ва­ют­ся кон­трин­су­ляр­ны­ми.

5. Обмен солей: значение минеральных веществ для организма, потребность в солях, опасность избыточного потребления поваренной соли. Обмен воды: значение воды для организма, биологическая ценность различной воды, потребность организма в воде, регуляция водно-солевого обмена.

Минеральные вещества участвуют в регуляции кислотно – щелочного состояния, обеспечении процессов свертывания крови, создании МПП и МПД возбудимых клеток, участвуют в формировании структур самых различных органов тела. Суточная потребность в минеральных веществах варьируется от нескольких микрограммов до нескольких граммов в сутки. Наиболее важное значение имеют натрий, хлор, калий, кальций, магний, фосфор, железо, йод, фтор.

Натрий и калий определяют величину рН, осмотическое давление, объем жидкостей тела. Они играют роль в формировании биоэлектрических потенциалов и транспорте аминокислот, сахаров и ионов через мембрану клеток.

Избыточный прием хлористого натрия может приводит к увеличению объемов жидкостей тела, повышению нагрузки на сердце и почки. В таких условиях увеличение проникновения натрия, а с ним и воды в межклеточные промежутки тканей стенки кровеносных сосудов способствует ее набуханию и утолщению, а также сужению просветов сосудов. Ускоренной проникновения натрия в гладкомышечные клетки стенки сосудов может привести к нарушению их работы, накоплению натрия в клетках, деполяризации мембраны, повышению возбудимости и сократимости миоцитов и повышению тонуса сосудов гладких мышц. Все эти явления способствуют сужению сосудов, росту общего периферического сопротивления сосудистой системы, повышению АД крови.

Кальций обеспечивает опорную функцию; он содержится в виде фосфорно – кальциевых соединений в костях скелета, а также тканях зубов. Ионизированный кальций в возбудимых тканях выполняет роль фактора электросекреторного и электромеханического сопряжения. Присутствие кальция в оптимальных концентрациях является условием нормального функционирования клеточных мембран. Кальций активно участвует в реакциях гемостаза.

Магний – катализатор многих внутриклеточных процессов, особенно связанных с углеводным обменом. Магний снижает возбудимость НС и сократительную активность скелетных мышц, способствует расширению кровеносных сосудов, уменьшению ЧСС и снижению АД.

Фосфор. Соли фосфорной кислоты и ее эфиров являются компонентами буферных систем поддержания кислотно - щелочного состояния тканей.

Железо необходимо для транспорта кислорода и окислительных реакций.

Йод участвует в построении молекул гормонов.

Фтор стимулирует кроветворение, реакции иммунитета, предупреждает развитие старческого остеопороза, обеспечивает защиту зубов от кариеса.

 

Роль воды в организме.

1. Вода конституционная – компонент клеток и тканей.

2. Наилучший растворитель для многих биологически важных веществ, во многих случаях основной участник биохимических реакций (свободная вода)

3. Способствует гидратации макромолекул, участвует в их активации (связанная вода)

4. Растворяя конечные продукты обмена веществ, способствует их экскреции почками и другими органами

5. Обладая высокой теплотой испарения, обеспечивает приспособление организма к высокой температуре окружающей среды.

Недостаточное содержание в организме воды (дегидратация) может приводить к сгущению крови, нарушению кровотока. При снижении количества воды на 20 % наступает смерть. Избыток воды может приводить к водной интоксикации, проявляющейся в набухании клеток, снижении осмотического давления.

Взрослый человек употребляет в среднем 2,5 л, дополнительно используется 300 мл метаболической воды.

Регуляция водно – солевого обмена.

Существуют две функционально связанные системы, регулирующие водно-солевой гомеостаз, - антидиуретическая и антинатрийуретическая. Первая направлена на сохранение в организме воды, вторая обеспечивает постоянство содержания натрия. Эфферентным звеном каждой из этих систем являются главным образом почки, афферентная же часть включает в себе осморецепторы и волюморецепторы сосудистой системы, воспринимающие объём циркулирующей жидкости.

 При повышении осмотического давления крови (из-за потери воды или избыточного поступления соли) происходит возбуждение осморецепторов, повышается выход антидиуретического гормона, усиливается реабсорбция воды почечными канальцами и снижается диурез. Одновременно возбуждаются нервные механизмы, обуславливающие возникновения жажды. При избыточном поступлении в организм воды образование и выделение антидиуретического гормона резко снижается, что приводит к уменьшению обратного всасывания воды в почках.

 Регуляция выделения и реабсорбции воды и натрия в значительной мере зависит так же от общего объёма циркулирующей крови и степени возбуждения волюморецепторов, существование которых доказано для левого и правого предсердия, для устья лёгочных вен и некоторых артериальных стволов. Импульсы от волюморецепторов поступают в головной мозг, который вызывает соответственное поведение человека - он начинает или больше пить воды или наоборот организм больше выделяет воды через почки, кожу и другие выделительные системы.

 Важнейшее значение в регуляции водно-солевого обмена имеют внепочечные механизмы, включающее в себя органы пищеварения и дыхания, печень, селезёнку, а также различные отделы центральной нервной системы и эндокринные железы.

 Внимание исследователей привлекает проблема так называемого солевого выбора: при недостаточном поступлении в организм тех или иных элементов человек начинает предпочитать пищу, содержащую эти недостающие элементы, и, наоборот, при избыточном поступлении в организм определённого элемента отмечается понижение аппетита к пище, содержащей его. По-видимому, в этих случаях важную роль играет специфические рецепторы внутренних органов.

6. Обмен энергии в организме: источник энергии, значение энергии, понятие об основном и рабочем обмене, их показатели, факторы, на них влияющие.

Жизнедеятельность организма обеспечивается рядом активных процессов, протекающих с использование химической энергии. Эту энергию организм получает из белков, жиров и углеводов пищи путем перехода ее в форму, доступную для использования в организме.

Основной обмен – минимальный расход энергии, обеспечивающий гомеостазис организма в стандартных условиях. Измеряется у бодрствующего человека утром в условиях полного эмоционального и физического покоя, при температуре комфорта, натощак, в горизонтальном положении тела. Энергия основного обмена затрачивается на синтез клеточных структур, поддержание постоянной температуры тела, деятельности внутренних органов, тонуса скелетных мышц и сокращения дыхательной мускулатуры. Интенсивность основного обмена зависит от возраста, пола, длины и массы тела. Он напрямую зависит от следующих факторов:

от состояния наших внутренних органов (различные заболевания, нарушения функций эндокринной системы и т.п.)

от внешних воздействий на наш организм (недостаток или избыток питания, увеличение или снижение физических нагрузок, воздействие климатических изменений и т.п.)

от возраста и пола человека

от пищевого поведения (количество и качество еды)

Общий обмен – совокупность основного обмена и энергетических трат организма, обеспечивающих его жизнедеятельность в условиях термолягуляторной, эмоциональной, пищевой и рабочей нагрузке.

Терморегуляторное повышение интенсивности обмена веществ и энергии развивается в условиях охлаждения и у человека может достигать 300 %.

При эмоциях увеличение расхода энергии составляет обычно 40 – 90 % от уровня основного обмена и связано с вовлечением фазных и тонических реакций.

Специфически динамическое действие пищи представляет собой повышение расхода энергии, связанное с превращением пищевых веществ, главным образом после их всасывания из пищеварительного тракта.

7. Принципы исследования прихода энергии в организм по приходу питательных веществ в эксперименте и по таблицам, физический и физиологический калорический коэффициенты питательных веществ. 

Основными методами определения количества энергии в навеске продукта являются: физическая калориметрия; физико-химические методики определения количества белков, жиров и углеводов в навеске с последующим расчетом содержащихся в них энергий по таблицам.

Сущность способа физической калориметрии заключается в следующем: в калориметре сжигают навеску продукта, а затем по степени нагревания воды и материала калориметра рассчитывают выделившуюся энергию.

Количество тепла, освобождаемое при сгорании 1 г вещества в калориметре, называют физическим калорическим коэффициентом, при окислении 1 г вещества в организме - физиологическим калорическим коэффициентом. Основанием для расчета прихода энергии в организм по количеству усвоенных белков, жиров и углеводов является закон термодинамики Гесса, который гласит: термодинамический эффект зависит только от теплосодержания начальных и конечных продуктов реакции и не зависит от промежуточных превращений этих веществ. При окислении в организме 1 г белков освобождается 4, 1 ккал(17, 2кДж), 1 г жиров -9, 3 ккал (38, 9 кДж), 1 г углеводов - 4, 1 ккал (17, 2 кДж). При сгорании в калориметре жиров и углеводов выделяется столько же тепла, сколько в организме. При сгорании белка в калориметре энергии выделяется несколько больше, чем в организме, так как часть энергии белка при окислении в организме теряется с мочевиной и другими веществами белкового обмена, которые содержат энергию и выводятся с мочой. Чтобы рассчитать приход энергии в организм с пищей, химическим путем определяют содержание белков, жиров и углеводов в продуктах питания, умножают их количество на соответствующие физиологические калорические коэффициенты, суммируют и из суммы вычитают 10% - что не усваивается в пищеварительном тракте (потери с калом).

8. Принципы исследования расхода энергии организмом (два основных способа и их обоснование). Значение показателей газообмена, дыхательного коэффициента и калорического эквивалента кислорода, принцип расчета расхода энергии по этим показателям.

Существуют прямой и непрямой способы определения расхода энергии, которые рассматриваются как разновидности физиологической калориметрии.

Прямая калориметрия по количеству тепла, выделяемого с поверхности тела в процессе жизнедеятельности.

Непрямая калориметрия основана на измерении объемов дыхательных газов – потребляемого кислорода и выделяемого углекислого газа. Наиболее простой вариант основан только на определении поступающего в организм кислорода – неполный газоанализ. В ряде случаев измеряют как объем потребленного кислорода, так и выделившегося углекислого газа – полный газоанализ. В первом случае расчет производят по калорическому эквиваленту кислорода, во втором по дыхательному коэффициенту.

Калорический эквивалент кислорода – количество энергии, вырабатываемой организмом при потреблении 1 л кислорода.

Для оценки интенсивности газообмена используют закрытые и открытые системы. В приборах закрытых систем предусмотрено вдыхание испытуемым из замкнутого пространства воздуха или кислорода, выдыхаемый воздух направлен в это же пространство. Исследования проводят с помощью спирографа. При использовании открытого способа для сбора выдыхаемого воздуха обычно используется мешок Дугласа, изготовленный из газонепроницаемого материала.

9. Питание: физиологические нормы питания различных профессиональных групп, основные требования к составлению пищевого рациона и режиму приема пищи, усвояемость пищи. Общебиологическая характеристика витаминов.

Оптимальное питание должно способствовать поддержанию хорошего самочувствия, преодолению трудных для организма ситуаций, сохранению здоровья и обеспечению максимальной продолжительности жизни.

Основными физиологическими требованиями адекватного питания являются следующие:

1. Пища должна обеспечивать достаточное поступление в организм энергии с учетом возраста, пола, физиологического состояния и вида труда.

2. Пища должна содержать оптимальное количество и соотношение различных компонентов для процессов синтеза в организме

3. Пищеварительный рацион должен быть адекватно распределен в течение суток.

Оптимальное соотношение белков, жиров и углеводов: 1:1,2:4,6.

Снижение поступления белка в организм и нарушения всасывания железа приводит к угнетению кроветворения и синтеза иммуноглобулинов, развитию анемии и иммунодефицита, расстройству репродуктивной функции. Снижаются масса мышечной ткани и печени, нарушается секреция гормонов.

Углеводы не принадлежат к числу незаменимых факторов питания и могут синтезироваться в организме из аминокислот и жира.

Человек должен употреблять необходимое количество воды, минеральных солей и витаминов.

Оптимальное разделение приемов пищи на 3 – 5 с перерывами между ними 4 – 5 ч. 25 % первый завтрак, 15 % второй завтрак, 35 % обед, 25 % ужин. Ужин должен предшествовать сну не менее чем на 3 часа.

Прием пищи должен быть не менее 20 минут.

Витамины – БАВ, поступающие с пищей и необходимые для регуляции биохимических процессов.

Витамины делят на две группы водо и жирорастворимые. В продуктах витамины содержаться либо в активной, либо в неактивной форме.

Витамины участвуют в регуляции метаболизма и клеточного дыхания (витамины группы В и никотиновая кислота), синтезе жирных кислот, гормонов стероидной природы (пантотеновая кислота), нуклеиновых кислот (фолиевая кислота), в регуляции процессов обмена кальция и фосфата (кальциферолы), во многих окислительно – восстановительных процессах (аскорбиновая кислота), в гемопоэзе, синтезе факторов свертывания (филохиноны), а также обеспечивают антиоксидантное действие на мембраны (А, С, Е).

 

10. Терморегуляция: значение постоянства температуры внутренней среды организма, температура различных участков кожных покровов и внутренних органов человека, виды терморегуляции, нейрогуморальные механизмы терморегуляции.

Об­щие прин­ци­пы

Тем­пе­ра­ту­ра те­ла — од­на из са­мых важ­ных и же­ст­ких кон­стант внут­рен­ней сре­ды. Это свя­за­но пре­ж­де все­го с тем, что при из­ме­не­ни­ях тем­пе­ра­ту­ры тела ме­ня­ют­ся ско­ро­сти про­те­ка­ния об­мен­ных про­цес­сов. В нор­ме температу­ра те­ла со­став­ля­ет око­ло 37°C. Пре­дель­ные от­кло­не­ния температуры те­ла, со­вмес­ти­мые с жиз­нью, со­став­ля­ют 25—43°C.

Тем­пе­ра­ту­ра те­ла под­дер­жи­ва­ет­ся на по­сто­ян­ном уров­не бла­го­да­ря ба­лан­су двух про­цес­сов: те­п­ло­про­дук­ции и те­п­ло­от­да­чи.

С точ­ки зре­ния тер­мо­ре­гу­ля­ции вы­де­ля­ют яд­ро и обо­лоч­ку те­ла.

* Яд­ро те­ла — это ор­га­ны (вклю­чая мыш­цы):

* в яд­ре те­ла про­ис­хо­дит ос­нов­ная те­п­ло­про­дук­ция;

* тер­мо­ре­гу­ля­ция на­прав­ле­на пре­ж­де все­го на под­дер­жа­ние по­сто­ян­ст­ва тем­пе­ра­ту­ры яд­ра.

* Обо­лоч­ка те­ла — это ко­жа, а так­же сли­зи­стые ды­ха­тель­ных пу­тей:

* с по­верх­но­сти обо­лоч­ки про­ис­хо­дит те­п­ло­от­да­ча;

* тем­пе­ра­ту­ра обо­лоч­ки зна­чи­тель­но ко­леб­лет­ся.

Яд­ро и обо­лоч­ка те­ла раз­де­ле­ны те­п­ло­изо­ля­то­ром — под­кож­ной жи­ро­вой клет­чат­кой.

Те­п­ло­про­дук­ция

Те­п­ло­та — это по­боч­ный про­дукт об­мен­ных ре­ак­ций и фи­зио­ло­ги­че­ских про­цес­сов. Вся энер­гия, вы­ра­ба­ты­вае­мая в ор­га­низ­ме, в ко­неч­ном сче­те перехо­дит в те­п­ло­ту. Это обя­за­тель­ная те­п­ло­про­дук­ция, умень­шить которую не­воз­мож­но, так как это оз­на­ча­ло бы пре­кра­ще­ние или за­мед­ле­ние не­об­хо­ди­мых для ор­га­низ­ма про­цес­сов. Обя­за­тель­ной те­п­ло­про­дук­ции хвата­ет для под­дер­жа­ния тем­пе­ра­ту­ры об­на­жен­но­го те­ла на уров­не 37°C при тем­пе­ра­ту­ре ок­ру­жаю­щей сре­ды 25—26°C.

Ес­ли тем­пе­ра­ту­ра ок­ру­жаю­щей сре­ды ста­но­вит­ся ни­же 25°C, то вклю­ча­ют­ся ме­ха­низ­мы до­пол­ни­тель­ной те­п­ло­про­дук­ции, или тер­мо­ге­не­за. При этом те­п­ло­та ста­но­вит­ся уже не по­боч­ным про­дук­том, а це­лью ак­ти­ва­ции обменных про­цес­сов. Су­ще­ст­ву­ют два ви­да до­пол­ни­тель­ной теплопродукции.

* Со­кра­ти­тель­ный тер­мо­ге­нез — вы­ра­бот­ка те­п­ло­ты в ре­зуль­та­те усиленно­го со­кра­ще­ния мышц; он вклю­ча­ет:

* про­из­воль­ные со­кра­ще­ния мышц;

* дрожь.

* Не­со­кра­ти­тель­ный, или хи­ми­че­ский тер­мо­ге­нез, пред­став­ляю­щий со­бой окис­ле­ние суб­стра­тов без об­ра­зо­ва­ния АТФ; при та­ком окис­ле­нии вся высво­бо­ж­даю­щая­ся энер­гия сра­зу пе­ре­хо­дит в те­п­ло. У че­ло­ве­ка та­ким суб­стра­том слу­жит бу­рый жир, при­сут­ст­вую­щий в дос­та­точ­ном количестве толь­ко у но­во­ро­ж­ден­ных. Та­ким об­ра­зом, един­ст­вен­ным спосо­бом по­вы­ше­ния те­п­ло­про­дук­ции у взрос­ло­го че­ло­ве­ка слу­жит сократи­тель­ный тер­мо­ге­нез.

Те­п­ло­от­да­ча

Су­ще­ст­ву­ют три спо­со­ба те­п­ло­от­да­чи.

1. Из­лу­че­ние.

2. Про­ве­де­ние.

3. Ис­па­ре­ние.

Фи­зи­че­ские осо­бен­но­сти спо­со­бов те­п­ло­от­да­чи

Из­лу­че­ние

Этот спо­соб те­п­ло­от­да­чи обу­слов­лен ис­пус­ка­ни­ем с по­верх­но­сти ко­жи инфра­крас­ных лу­чей. На его до­лю при­хо­дит­ся око­ло 60% всей те­п­ло­от­да­чи (у об­на­жен­но­го че­ло­ве­ка). С дру­гой сто­ро­ны, ко­жа по­гло­ща­ет ин­фра­крас­ные лу­чи, ис­пус­кае­мые ок­ру­жаю­щи­ми пред­ме­та­ми. Ес­ли тем­пе­ра­ту­ра окружающих пред­ме­тов вы­со­ка, то ин­тен­сив­ность по­гло­щае­мо­го ко­жей инфра­крас­но­го из­лу­че­ния мо­жет стать вы­ше, чем ис­пус­кае­мо­го, и то­гда те­пло­от­да­ча пре­вра­ща­ет­ся в при­ем те­п­ла. Та­ким об­ра­зом, те­п­ло­от­да­ча пу­тем из­лу­че­ния тем ни­же, чем вы­ше тем­пе­ра­ту­ра ок­ру­жаю­щей сре­ды.

Про­ве­де­ние

Это пе­ре­да­ча те­п­ла при пря­мом кон­так­те. От­да­ча те­п­ла пу­тем про­ве­де­ния окру­жаю­щим твер­дым пред­ме­там ма­ла. Го­раз­до боль­шую роль иг­ра­ет от­да­ча те­п­ла воз­ду­ху, ко­то­рая уси­ли­ва­ет­ся бла­го­да­ря кон­век­ции — уда­ле­нию нагре­то­го воз­душ­но­го слоя с по­верх­но­сти ко­жи с дви­жу­щим­ся воз­ду­хом. Теп­ло­от­да­ча пу­тем про­ве­де­ния:

* тем вы­ше, чем вы­ше те­п­ло­про­вод­ность ок­ру­жаю­щей сре­ды (в во­де гораз­до вы­ше, чем в воз­ду­хе);

* тем ни­же, чем вы­ше тем­пе­ра­ту­ра ок­ру­жаю­щей сре­ды; ес­ли эта температу­ра ста­но­вит­ся вы­ше тем­пе­ра­ту­ры те­ла, то те­п­ло­от­да­ча превраща­ет­ся в при­ем те­п­ла.

Ис­па­ре­ние

Этот спо­соб те­п­ло­от­да­чи обу­слов­лен тем, что при ис­па­ре­нии жид­ко­сти с поверх­но­сти эта по­верх­ность ох­ла­ж­да­ет­ся. Важ­ные осо­бен­но­сти те­п­ло­от­да­чи пу­тем ис­па­ре­ния сле­дую­щие.

* Те­п­ло­от­да­ча про­ис­хо­дит в мо­мент ис­па­ре­ния лю­бой жид­ко­сти — будь то пот, во­да или иная жид­кость; на этом ос­но­ва­но ос­ве­жаю­щее дей­ст­вие да­же те­п­лой во­ды в жар­кую по­го­ду.

* Те­п­ло­от­да­ча про­ис­хо­дит не в мо­мент вы­де­ле­ния по­та, а в мо­мент его испаре­ния; ес­ли пот вы­де­ля­ет­ся, но не ис­па­ря­ет­ся, то те­п­ло­от­да­чи не проис­хо­дит.

* Те­п­ло­от­да­ча пу­тем ис­па­ре­ния тем вы­ше, чем вы­ше тем­пе­ра­ту­ра окружающей сре­ды; в этом от­но­ше­нии она прин­ци­пи­аль­но от­ли­ча­ет­ся от те­п­ло­от­да­чи пу­тем из­лу­че­ния и про­ве­де­ния.

* Те­п­ло­от­да­ча пу­тем ис­па­ре­ния тем ни­же, чем вы­ше влаж­ность окружающей сре­ды; при 100% влаж­но­сти (на­при­мер, в пар­ной ба­не) тепло­от­да­чи пу­тем ис­па­ре­ния не про­ис­хо­дит.

Фи­зио­ло­ги­че­ские осо­бен­но­сти спо­со­бов те­п­ло­от­да­чи

С точ­ки зре­ния фи­зио­ло­ги­че­ских осо­бен­но­стей спо­со­бы те­п­ло­от­да­чи мож­но раз­де­лить на две груп­пы:

* не­ис­па­ри­тель­ная те­п­ло­от­да­ча (из­лу­че­ние и про­ве­де­ние);

* ис­па­ре­ние.

Не­ис­па­ри­тель­ная те­п­ло­от­да­ча

Фи­зио­ло­ги­че­ские осо­бен­но­сти этих спо­со­бов те­п­ло­от­да­чи сле­дую­щие.

* Те­п­ло­от­да­ча тем ни­же, чем вы­ше тем­пе­ра­ту­ра ок­ру­жаю­щей сре­ды; ес­ли эта тем­пе­ра­ту­ра ста­но­вит­ся вы­ше тем­пе­ра­ту­ры те­ла, то те­п­ло­от­да­ча превра­ща­ет­ся в при­ем те­п­ла. По­это­му дан­ные спо­со­бы те­п­ло­от­да­чи не могут обес­пе­чить тер­мо­ре­гу­ля­цию при вы­со­кой тем­пе­ра­ту­ре.

* По­сколь­ку яд­ро и обо­лоч­ка те­ла раз­де­ле­ны те­п­ло­изо­ли­рую­щей под­кож­ной жи­ро­вой клет­чат­кой, для эф­фек­тив­ной не­ис­па­ри­тель­ной те­п­ло­от­да­чи необ­хо­дим по­сто­ян­ный при­ток на­гре­той кро­ви к по­верх­но­сти ко­жи (и слизи­стым ды­ха­тель­ных пу­тей). Сле­до­ва­тель­но, не­ис­па­ри­тель­ные ви­ды теп­ло­от­да­чи ре­гу­ли­ру­ют­ся пу­тем из­ме­не­ний кож­но­го кро­во­то­ка. Эта регуля­ция осу­ще­ст­в­ля­ет­ся за счет из­ме­не­ний со­су­до­су­жи­ваю­ще­го то­ну­са кож­ных сим­па­ти­че­ских нер­вов.

* Не­ис­па­ри­тель­ная те­п­ло­от­да­ча уча­ст­ву­ет в адап­та­ции как к вы­со­кой, так и к низ­кой тем­пе­ра­ту­ре: при рас­ши­ре­нии кож­ных со­су­дов те­п­ло­от­да­ча повыша­ет­ся, при су­же­нии — сни­жа­ет­ся.

* Воз­мож­но­сти не­ис­па­ри­тель­ной те­п­ло­от­да­чи не­ве­ли­ки: при вы­со­ких темпера­ту­рах ок­ру­жаю­щей сре­ды, как уже го­во­ри­лось, эта те­п­ло­от­да­ча не­эф­фек­тив­на, при низ­ких же су­же­ние со­су­дов бы­ст­ро дос­ти­га­ет пре­дель­но­го уров­ня, по­сле ко­то­ро­го стра­да­ет кро­во­снаб­же­ние ко­жи.

Ис­па­ре­ние

Фи­зио­ло­ги­че­ские осо­бен­но­сти те­п­ло­от­да­чи пу­тем ис­па­ре­ния в зна­чи­тель­ной сте­пе­ни про­ти­во­по­лож­ны осо­бен­но­стям не­ис­па­ри­тель­ной те­п­ло­от­да­чи.

* Те­п­ло­от­да­ча тем вы­ше, чем вы­ше тем­пе­ра­ту­ра ок­ру­жаю­щей сре­ды; та­ким об­ра­зом, толь­ко ис­па­ре­ние обес­пе­чи­ва­ет адап­та­цию к вы­со­кой температуре.

* Ис­па­ре­ние ре­гу­ли­ру­ет­ся пу­тем из­ме­не­ний по­то­от­де­ле­ния, ко­то­рое стимули­ру­ет­ся осо­бен­ны­ми хо­ли­нер­ги­че­ски­ми сим­па­ти­че­ски­ми нер­ва­ми.

* Ис­па­ре­ние уча­ст­ву­ет в адап­та­ции толь­ко к вы­со­кой тем­пе­ра­ту­ре.

* Воз­мож­но­сти ис­па­ре­ния ве­ли­ки: бла­го­да­ря ему че­ло­век мо­жет не­сколь­ко ча­сов пре­бы­вать при тем­пе­ра­ту­ре ок­ру­жаю­щей сре­ды по­ряд­ка 55°C (при ус­ло­вии нор­маль­ной влаж­но­сти).

Тер­мо­ре­гу­ля­ция при раз­лич­ных тем­пе­ра­ту­рах ок­ру­жаю­щей сре­ды

С точ­ки зре­ния тер­мо­ре­гу­ля­ции мож­но вы­де­лить три диа­па­зо­на тем­пе­ра­тур ок­ру­жаю­щей сре­ды.

* Зо­на ком­фор­та, или тер­мо­ней­траль­ная зо­на — 25—26°C для спо­кой­но сидя­ще­го об­на­жен­но­го че­ло­ве­ка (для лег­ко оде­то­го че­ло­ве­ка, выполняюще­го обыч­ную бы­то­вую ра­бо­ту — 18—22°C). В этом диа­па­зо­не терморегу­ля­ция обес­пе­чи­ва­ет­ся ис­клю­чи­тель­но за счет су­же­ния или расши­ре­ния кож­ных со­су­дов, то есть не­ис­па­ри­тель­ной те­п­ло­от­да­чи.

* Зо­на вы­со­ких тем­пе­ра­тур — вы­ше тем­пе­ра­ту­ры ком­фор­та. В этом диапазоне глав­ную роль иг­ра­ет те­п­ло­от­да­ча пу­тем ис­па­ре­ния; чем вы­ше тем­пе­ра­ту­ра, тем боль­ше вклад ис­па­ре­ния и мень­ше — не­ис­па­ри­тель­ной те­п­ло­от­да­чи. Умень­шить те­п­ло­про­дук­цию, как уже го­во­ри­лось, нель­зя, так как для это­го по­на­до­би­лось бы пре­кра­тить или за­мед­лить не­об­хо­ди­мые для жиз­не­дея­тель­но­сти об­мен­ные про­цес­сы; бо­лее то­го, те­п­ло­про­дук­ция да­же не­сколь­ко воз­рас­та­ет в свя­зи с по­вы­шен­ны­ми энер­го­за­тра­та­ми на уве­ли­че­ние кож­но­го кро­во­то­ка и по­то­от­де­ле­ние.

* Зо­на низ­ких тем­пе­ра­тур — ни­же тем­пе­ра­ту­ры ком­фор­та. В этом диа­па­зо­не глав­ную роль иг­ра­ет тер­мо­ге­нез, у взрос­ло­го че­ло­ве­ка — со­кра­ти­тель­ный (про­из­воль­ные со­кра­ще­ния мышц или дрожь). Про­ис­хо­дит так­же су­же­ние со­су­дов, од­на­ко лишь до оп­ре­де­лен­но­го пре­де­ла, по­сле ко­то­ро­го на­чи­на­ет стра­дать пи­та­ние ко­жи (что ино­гда и про­ис­хо­дит при об­мо­ро­же­ни­ях).

Сис­те­ма тер­мо­ре­гу­ля­ции

Тер­мо­ре­гу­ля­тор­ный центр рас­по­ло­жен в ги­по­та­ла­му­се. Он на­стро­ен на под­дер­жа­ние тем­пе­ра­ту­ры те­ла на уров­не 37°C; этот уро­вень на­зы­ва­ет­ся тем­пе­ра­тур­ной ус­тав­кой ги­по­та­ла­му­са.

Ги­по­та­ла­ми­че­ская сис­те­ма тер­мо­ре­гу­ля­ции уст­рое­на по об­ще­му прин­ци­пу ор­га­ни­за­ции ги­по­та­ла­ми­че­ских сис­тем под­дер­жа­ния кон­стант внут­рен­ней сре­ды.

Ос­нов­ные вхо­ды этой сис­те­мы:

* цен­траль­ный вход — пу­ти от вы­ше­ле­жа­щих цен­тров;

* сен­сор­ный вход — тер­мо­ре­цеп­то­ры:

* ги­по­та­ла­ми­че­ские (рас­по­ло­жен­ные в са­мом ги­по­та­ла­му­се); воспринима­ют тем­пе­ра­ту­ру яд­ра те­ла;

* пе­ри­фе­ри­че­ские, в ос­нов­ном — кож­ные, ин­фор­ма­ция от ко­то­рых посту­па­ет в ги­по­та­ла­мус; вос­при­ни­ма­ют тем­пе­ра­ту­ру обо­лоч­ки те­ла.

* Ос­нов­ные вы­хо­ды:

* пу­ти к выс­шим от­де­лам ЦНС для за­пус­ка тер­мо­ре­гу­ля­тор­но­го поведения;

* выс­шие ве­ге­та­тив­ные цен­тры, влияю­щие на те­п­ло­от­да­чу и (у новорож­ден­ных) те­п­ло­про­дук­цию че­рез сим­па­ти­че­ские нер­вы. Активация этих нер­вов при­во­дит к:

* су­же­нию со­су­дов (тор­мо­же­ние — к их рас­ши­ре­нию);

* по­вы­ше­нию по­то­от­де­ле­ния;

* рас­па­ду бу­ро­во­го жи­ра (у но­во­ро­ж­ден­ных) под дей­ст­ви­ем как симпати­че­ских во­ло­кон, так и вы­де­ляю­ще­го­ся из моз­го­во­го ве­ще­ст­ва надпо­чеч­ни­ков ад­ре­на­ли­на;

* центр дро­жи, пу­ти от ко­то­ро­го идут в ко­неч­ном сче­те к a-мо­то­ней­ро­нам спин­но­го моз­га;

* ти­ро­ли­бе­рин, сти­му­ли­рую­щий вы­де­ле­ние аде­но­ги­по­фи­зом ТТГ.

По­сле­до­ва­тель­ность ак­ти­ва­ции раз­ных ме­ха­низ­мов тер­мо­ре­гу­ля­ции следующая.

1. Пер­вы­ми вклю­ча­ют­ся по­ве­ден­че­ские ме­ха­низ­мы: вы­бор оде­ж­ды, по­иск те­п­ло­го или, на­про­тив, про­хлад­но­го по­ме­ще­ния и пр. Эти ме­ха­низ­мы но­сят опе­ре­жаю­щий ха­рак­тер: в от­ли­чие от дру­гих, они на­прав­ле­ны на то, что­бы пре­ду­пре­дить от­кло­не­ния тем­пе­ра­ту­ры те­ла, а не скор­рек­ти­ро­вать уже воз­ник­шие от­кло­не­ния.

2. Ес­ли тем­пе­ра­ту­ра те­ла все же от­кло­ня­ет­ся, то сле­дую­щи­ми вклю­ча­ют­ся нерв­ные ме­ха­низ­мы:

* при ко­ле­ба­ни­ях ок­ру­жаю­щей тем­пе­ра­ту­ры в пре­де­лах зо­ны ком­фор­та — из­ме­не­ние то­ну­са со­су­до­дви­га­тель­ных сим­па­ти­че­ских нер­вов и, как след­ст­вие, су­же­ние или рас­ши­ре­ние со­су­дов;

* при бо­лее низ­ких тем­пе­ра­ту­рах — ак­ти­ва­ция цен­тра дро­жи, а у новорож­ден­ных — ак­ти­ва­ция кож­ных сим­па­ти­че­ских нер­вов и вы­брос ад­ре­на­ли­на, при­во­дя­щие к рас­па­ду бу­ро­го жи­ра;

* при бо­лее вы­со­ких тем­пе­ра­ту­рах — ак­ти­ва­ция хо­ли­нер­ги­че­ских симпати­че­ских нер­вов, при­во­дя­щая к по­вы­ше­нию по­то­от­де­ле­ния.

3. На­ко­нец, при дли­тель­ном (не­сколь­ко не­дель) пре­бы­ва­нии в хо­лод­ном клима­те вклю­ча­ют­ся эн­док­рин­ные ме­ха­низ­мы: ак­ти­ви­ру­ет­ся гипоталамоги­по­фи­зар­но-ти­рео­ид­ная сис­те­ма и вы­бра­сы­ва­ют­ся ти­рео­ид­ные гор­мо­ны, что при­во­дит к по­вы­ше­нию ме­та­бо­лиз­ма, ос­нов­но­го об­ме­на и, как след­ст­вие — те­п­ло­про­дук­ции.

 

ВЫДЕЛЕНИЕ

1. Значение выделения для организма, роль различных органов в выполнении выделительной функции. Структурно-функциональная характеристика почки: функциональная единица почки, особенности ее кровоснабжения, функции почек.

Выделение – освобождение организма от конечных продуктов обмена, избытка питательных веществ и чужеродных веществ.

В процессе обмена веществ в клетках образуются конечные продукты. Среди них могут быть и ядовитые для клеток вещества. Так, при расщеплении аминокислот, нуклеиновых кислот и других азотсодержащих соединений образуются токсические вещества — аммиак, мочевина и мочевая кислота, которые по мере их накопления подлежат выведению из организма. Должны удаляться кроме того, избыток воды, углекислый газ, яды, которые поступают вместе с вдыхаемым воздухом, поглощаемой пищей и водой, избыток витаминов, гормонов, лекарственные препараты и т. п. При накоплении этих веществ в организме возникает опасность нарушения постоянства состава и объема внутренней среды организма, что может отразиться на здоровье человека.

Почки выделяют практически все азотсодержащие вещества, больше половины воды, минеральные соли, чужеродные вещества, избыток питательных веществ.

Легкие удаляют практически весь образовавшийся в организме СО2, через них выводится вода и некоторые летучие вещества, попавшие в организм.

Железы желудка, кишечника и слюнные могут выделять лекарственные вещества, соли тяжелых металлов, чужеродные органические соединения, небольшое количество мочевины и мочевой кислоты.

С помощью печени через ЖКТ удаляются из крови гормоны и продукты их превращений, продукты обмена гемоглобина, конечные продукты обмена холестерина – желчные кислоты, тироксин, мочевина.

Потовые железы выводят воду, соли натрия, калия, кальция, креатинин, мочевую кислоту, мочевину.

Сальные железы образуют около 20 гр секрета за сутки, состоящего на 2/3 из воды и на 1/3 из холестерина, метаболитов половых гормонов и кортикоидов, аналогов казеина.

Структурно - функциональная характеристика почки.

Функциональная единица почки – нефрон. Начальный элемент нефрона – почечное тельце – клубочек, представляющий собой клубочек капилляров, окутанный капсулой Шумлянского – Боумена (совокупность капилляров и капсулы). Капилляры клубочка являются разветвлениями приносящей артериолы. Капсула Шумлянского – Боумена двуслойная. Внутренний слой покрывает капилляры клубочка, наружная стенка капсулы образует небольшую полость вокруг клубочка, переходящую в следующий элемент нефрона – проксимальный извитой каналец. Продолжением последнего является петля Генле, имеющая восходящую и нисходящую части. Восходящая часть продолжается в дистальный извитой каналец, который впадает в собирательную трубку.

В почке человека насчитывается около 1,2 нефронов, они расположены в разных слоях почки и имеют функциональные различия. Различают суперфициальные, т.е. поверхностные, интракортикальные и юкстамедуллярные нефроны. Первые два вида расположены в корковом веществе почки. Юкстамедуллярные расположены в мозговом веществе.

Главную роль в мочеобразовании играют корковые нейроны. Главное назначение юкстамедуллярных нефронов – создание высокого осмотического давления в мозговом веществе почки. Важным структурно – функциональным элементом нефрона является юкстагломерулярный комплекс, состоящий из 4 групп клеток. Все клетки расположены в треугольнике, образованном приносящей и выносящей артериолами с основанием, образованным участком дистального извитого канальца. Юкстагломерулярные клетки вырабатывают ренин.

Особенности кровоснабжения почек.

В почке самый большой удельный кровоток.

В клубочковых капиллярах высокое кровяное давление (50 – 60 мм рт ст). Это объясняется близостью приносящей артериолы к аорте и широким ее просветом.

В корковом слое весьма стабильное капиллярное давление и кровоток даже при значительных колебаниях системного АД. Постоянство кровотока коркового слоя обеспечивается миогенным механизмом регуляции.

В корковом слое почки имеется две системы капилляров: первичная – в почечных клубочках и вторичная - околоканальцевая.

Функции почек

1. Экскреторная функция.

Обязательному выделению из организма подлежат продукты обмена белков: мочевина, мочевая кислота и креатинин. Мочевая кислота фильтруется в клубочках почки, затем значительное количество ее вновь реабсорбируется и небольшое количество секретируется в канальцах нефрона. Количество выводимых веществ регулируется почкой таким образом, чтобы не нарушалось постоянство внутренней среды организма.

2. Поддержание важнейших физиологических показателей: рН, осмотического давления, постоянства ионного состава плазмы крови, объема циркулирующей в организме воды, системного АД

3. Выработка БАВ.

Почка продуцирует ферменты – ренин, урокиназу, тромбопластин, тромбоксан, простациклин. Урокиназа активирует плазминоген, вызывающий фибринолиз. Также почка выделяет серотонин, простагландины, брадикинин.

4. Метаболическая функция.

Роль почки в обмене веществ заключается в том, что при гипергликемии в качестве основного источника энергии почки используют глюкозу, при низком уровне глюкозы в крови почки используют преимущественно жирные кислоты.

 

1. Процессы, обеспечивающие мочеобразование в различных отделах нефрона и их механизмы.

Моча образуется с помощью трех процессов: фильтрации, реабсорбции и секреции, механизмы осуществления которых различны.

1. Фильтрация – переход веществ из крови клубочковых капилляров в капсулу Шумлянского – Боумена под действием гидростатического давления, создаваемого за счет деятельности сердца. Назначение – образование первичной мочи.

2. Реабсорбция – возврат веществ из канальцев в интерстиций и кровь; обеспечивает сохранение необходимых веществ, осуществляется во всех канальцах нефрона.

3. Секреция – транспорт веществ из интерстиция клетками эпителия канальцев в их просвет, идет по всему канальцу нефрона. Назначение – выведение из организма ненужных или токсичных веществ.

3. Роль почечных клубочков в мочеобразовании, факторы, определяющие процесс фильтрации, состав первичной мочи, ее объем, исследование величины клубочковой фильтрации с помощью определения клиренса (коэффициента очищения).

Первичная моча – плазма крови, практически лишенная белков. Она образуется путем фильтрации жидкости из крови, проходящей по капиллярам клубочка.

 

Факторы, определяющие состав фильтрата:

1. Состав плазмы крови (форменные элементы и белки не проходят через фильтрующую мембрану)

2. Проницаемость фильтрующей мембраны, которая определяется размером ее пор и составных элементов плазмы крови, а также их зарядами.

Факторы, определяющие объем фильтрации:

1. Проницаемость фильтрующей мембраны

2. Площадь фильтрующей мембраны

3. Фильтрационное давление

Первичная моча по своему составу представляет собой плазму, практически лишённую белков. А именно, количество креатинина, аминокислот, глюкозы, мочевины, низкомолекулярных комплексов и свободных ионов в ультрафильтрате совпадает с их количеством в плазме крови. Из-за того, что клубочковый фильтр не пропускает белки-анионы, для поддержания мембранного равновесия Доннана (произведение концентраций ионов с одной стороны мембраны равно произведению их концентраций с другой стороны) в первичной моче концентрация анионов хлора и бикарбоната становится примерно на 5 % больше и, соответственно, пропорционально меньше концентрация катионов натрия и калия, чем в плазме крови. В ультрафильтрат попадает небольшое количество одних из самых мелких молекул белка — почти 3 % гемоглобина и около 0,01 % альбуминов.

Почечный клиренс – объем плазмы крови, полностью очищенный от какого – то вещества за 1 мин.

1. Роль проксимальных извитых канальцев в процессе мочеобразования: реабсорбция (реабсорбируемые вещества, объем реабсорбции, пороговые и беспороговые вещества); секреция.

Главной функцией проксимальных канальцев является реабсорция из первичной мочи необходимых организму веществ, в том числе и большого объема воды – реабсорбируется фактически та же плазма крови, лишенная белков, которая профильтровалась в капсулу ШБ – это обязательная реабсорбция. Здесь реабсорбируется около 65 % всего фильтрата: полностью реабсорбируются белки, аминокислоты, глюкоза, витамины и микроэлементы, почти полностью реабсорбируются фосфаты, сульфаты, основная часть бикарбоната.

Все реабсорбируемые вещества классифицируются на пороговые и беспороговые. Пороговые - вещества, которые выводятся из организма при повышении их концентрации в плазме крови. Это составные части плазмы – глюкоза, аминокислоты. Выделение глюкозы с мочой – глюкозурия. Беспороговые вещества – те, которые выводятся из организма при любой их концентрации в плазме крови – конечные продукты обмена.

Секреция осуществляется первично активно с помощью различных переносчиков. Здесь секретируются: йодсодержащие контрастные вещества, лекарственные вещества, холин, тиамин, серотонин, хинин., водород и аммиак.

1. Значение петли Генле в механизме создания высокого осмотического давления в мозговом слое почки и его значение для осуществления выделительной функции почки (поворотно-противоточная система почки).

Главная функция петли нефрона – создание высокого осмотического давления в мозговом веществе почки. Эту функцию в основном выполняют юкстамедуллярные нефроны, петля которых пронизывает весь мозговой слой почки. По мере продвижения от коркового слоя почки к мозговому осмотическое давление в канальцах и интерстиции возрастает. Это осуществляется в основном с помощью активной реабсорбции Na в восходящем колене петли Генле, за которым идет Cl.

Высокое осмотическое давление создается петлей нефрона благодаря тому, что она работает как поворотно – противоточная система, элементом которой является также и собирательная трубка. Значение высокого осмотического давления в мочеобразовании заключается в том, что оно обеспечивает выполнение функции собирательных трубок, в которых концентрируется моча вследствие перехода воды из них в интерстиций, т.е. в область с высокой осмолярностью.

1. Значение дистальных извитых канальцев и собирательных трубок нефрона в формировании конечной мочи, секреция и реабсорбция электролитов, воды и мочевины (кругооборот ее), гормональный механизм регуляции этих процессов.

Дистальные извитые канальцы полностью располагаются в корковом веществе, начальный их отдел непроницаем для воды и не регулируется АДГ. Деятельность дистальных канальцев регулирует альдостерон. В дистальных канальцах происходит два основных процесса:

1. Практически заканчивается реабсорбция электролитов.

2. В конечной половине реабсорбируется вода. Здесь начинается концентрирование конечной мочи.

В собирательных трубках формируется небольшое количество концентрированной конечной мочи, что обеспечивается работой петли нефрона, создающей высокое осмотическое давление в мозговом слое почки. Образование конечной мочи реализуется с помощью трех основных процессов.

1. Реабсорбция воды. Количество реабсорбируемой воды определяется АДГ.

2. Реабсорбция электролитов. Здесь реабсорбируется около 1 % Na и мало Cl.

3. Реабсорбция мочевины играет важную роль в сохранении высокого осмотического давления в мозговом веществе почки, поскольку мочевина циркулирует между собирательной трубкой и восходящем коленом петли нефрона. Это осуществляется следующим образом. Мочевина легко проходит через стенку восходящей части петли нефрона и нижних отделов собирательных трубок. Вода из собирательных трубок уходит в интерстиций мозгового вещества почки с высокой концентрацией частиц согласно закону осмоса. Т.к. концентрация мочевины в интерстиции мозгового слоя больше, чем в восходящем колене петли нефрона, то мочевина из интерстиция поступает в его просвет согласно концентрационному градиенту.

Далее мочевина с током вторичной мочи из восходящего колена идет в дистальный извитой каналец, а из него в собирательную трубку, затем в интерстиций, и снова все повторяется.

1. Роль почек в поддержании физиологических показателей: механизм регуляции осмотического давления, объема жидкости в организме, содержания электролитов, артериального давления.

Регуляция осмотического давления.

Существует несколько механизмов и все они реализуются посредством изменения интенсивности выведения воды и электролитов. Выведение ругулируется за счет изменения интенсивности фильтрации, секреции и реабсорбции.

 

Регуляция выделения воды и электролитов.

 

Главный способ – изменение объема реабсорбции с помощью гормонов – АДГ, альдостерона, натрийуретического гормона.

1. Роль АДГ.

Данный механизм включается с помощью волюморецепторов и осморецепторов. Осморецепторы расположены в пищеварительном тракте, синокаротидной рефлексогенной зоне, гипоталамусе. Возбуждение осморецепторов ведет к поступлению импульсов в гипоталамус и торможению образования и выделения АДГ. В результате выведение воды из организма увеличивается.

Волюморецепторы расположены в полых и других крупных венах около сердца. Импульсы от волюморецепторов поступают в ЦНС по афферентным волокнам блуждающего нерва. Импульсация в ЦНС по блуждающим нервам возрастает, выработка АДГ тормозится

2. Роль альдостерона реализуется посредством изменения количества реабсорбируемого Na. Увеличение концентрации Na в крови сопровождается задержкой жидкости (повышение осмолярности), это вызывает возбуждение осморецепторов. В результате возрастает афферентная импульсация в ЦНС. Вследствие этого затормаживается выработка альдестерона надпочечниками, увеличивается выведение Na и воды.

 

Регуляция объема воды в организме осуществляется с помощью изменения скорости клубочковой фильтрации за счет изменения фильтрационного давления, которое определяется в основном АД.

 

Регуляция АД.

Во – первых за счет изменения количества выводимой из организма воды.

Ведущее место в регуляции выведения воды занимает АДГ

 

Выведение воды регулируется также за счет изменения кровотока в почках. При снижении АД скорость кровотока в прямых сосудах мозгового вещества почки уменьшается, больше накапливается Na и мочевины, повышается его осмолярность, что обеспечивает увеличение объема реабсорбируемой воды из собирательных трубок и подъем системного АД.

 

Предсердный натрийуретический гормон выделяется клетками предсердий в ответ на повышение в них давления. Он увеличивает выведение NaCl и соответственно воды почками, что способствует снижению АД.

 

Падение АД вызывает возбуждение симпатических центров, увеличение реабсорбции NaCl, задержку воды в организме и увеличение АД.

 

АД регулируется с помощью ренин – ангеотензин – альдостероновой системы, что реализуется следующим образом. При снижении АД, потере ионов, избытке К, АД регулируется за счет повышения тонуса сосудов и уменьшения количества выводимой из организма воды с мочой – комбинированная регуляторная система.

В почке вырабатываются БАВ, одни из них расширяют сосуды (простагландины, кинины), другие сужают (РААС).