ЛЕКЦИОНЕН КУРС
ПО ОБЩА БИОХИМИЯ
Модул 8. Биохимия на водно-солевия метаболизъм и киселинно-алкалния статус
Екатеринбург,
ЛЕКЦИЯ № 24
Тема: Водно-солев и минерален обмен
Факултети: терапевтични и превантивни, медицински и превантивни, педиатрични.
Водно-солев метаболизъм – обмяна на вода и основните електролити на тялото (Na +, K +, Ca 2+, Mg 2+, Cl -, HCO 3 -, H 3 PO 4).
Електролити – вещества, които се разпадат в разтвор на аниони и катиони. Те се измерват в mol/l.
Неелектролити– вещества, които не се дисоциират в разтвор (глюкоза, креатинин, урея). Те се измерват в g/l.
Минерална обмяна – обмен на всякакви минерални компоненти, включително такива, които не влияят на основните параметри на течната среда в тялото.
вода - основният компонент на всички телесни течности.
Биологична роля на водата
Водата е универсален разтворител за повечето органични (с изключение на липиди) и неорганични съединения.
Водата и разтворените в нея вещества създават вътрешната среда на тялото.
Водата осигурява транспортирането на вещества и топлинна енергия в тялото.
Значителна част от химичните реакции на тялото протичат във водната фаза.
Водата участва в реакциите на хидролиза, хидратация и дехидратация.
Определя пространствената структура и свойства на хидрофобни и хидрофилни молекули.
В комбинация с GAGs водата изпълнява структурна функция.
Общи свойства на телесните течности
Всички телесни течности се характеризират с общи свойства: обем, осмотично налягане и стойност на pH.
Сила на звука.При всички сухоземни животни течността съставлява около 70% от телесното тегло.
Разпределението на водата в тялото зависи от възрастта, пола, мускулната маса, типа на тялото и количеството мазнини. Съдържанието на вода в различните тъкани се разпределя както следва: бели дробове, сърце и бъбреци (80%), скелетни мускули и мозък (75%), кожа и черен дроб (70%), кости (20%), мастна тъкан (10%) . Като цяло слабите хора имат по-малко мазнини и повече вода. При мъжете водата представлява 60%, при жените - 50% от телесното тегло. Възрастните хора имат повече мазнини и по-малко мускули. Средно тялото на мъжете и жените над 60 години съдържа съответно 50% и 45% вода.
При пълно лишаване от вода смъртта настъпва след 6-8 дни, когато количеството вода в тялото намалее с 12%.
Всички телесни течности са разделени на вътреклетъчни (67%) и извънклетъчни (33%) басейни.
Извънклетъчен басейн (извънклетъчно пространство) се състои от:
Интраваскуларна течност;
Интерстициална течност (междуклетъчна);
Трансцелуларна течност (течност на плевралната, перикардната, перитонеалната кухина и синовиалното пространство, цереброспинална и вътреочна течност, секрет на потните, слюнчените и слъзните жлези, секрет на панкреаса, черния дроб, жлъчния мехур, стомашно-чревния тракт и дихателните пътища).
Течностите се обменят интензивно между басейните. Движението на водата от един сектор в друг става при промяна на осмотичното налягане.
Осмотичното налягане -Това е налягането, създавано от всички вещества, разтворени във вода. Осмотичното налягане на извънклетъчната течност се определя главно от концентрацията на NaCl.
Извънклетъчните и вътреклетъчните течности се различават значително по състав и концентрация на отделните компоненти, но общата обща концентрация на осмотично активните вещества е приблизително еднаква.
pH– отрицателен десетичен логаритъм на протонната концентрация. Стойността на pH зависи от интензивността на образуване на киселини и основи в организма, тяхното неутрализиране чрез буферни системи и отстраняване от тялото с урина, издишан въздух, пот и изпражнения.
В зависимост от характеристиките на обмена, стойността на рН може да се различава значително както в клетките на различни тъкани, така и в различни части на една и съща клетка (в цитозола киселинността е неутрална, в лизозомите и в междумембранното пространство на митохондриите е силно кисела ). В междуклетъчната течност на различни органи и тъкани и кръвната плазма стойността на pH, подобно на осмотичното налягане, е относително постоянна стойност.
Първите живи организми са се появили във водата преди около 3 милиарда години и до днес водата е основният биоразтворител.
Водата е течна среда, която е основният компонент на живия организъм, осигуряващ неговите жизненоважни физични и химични процеси: осмотично налягане, рН стойност, минерален състав. Водата съставлява средно 65% от общото телесно тегло на възрастно животно и повече от 70% на новородено. Повече от половината от тази вода се намира в клетките на тялото. Като се има предвид много малкото молекулно тегло на водата, се изчислява, че около 99% от всички молекули в клетката са водни молекули (Bohinski R., 1987).
Високият топлинен капацитет на водата (необходима е 1 кал за загряване на 1 g вода с 1°C) позволява на тялото да абсорбира значително количество топлина без значително повишаване на вътрешната температура. Поради високата топлина на изпарение на водата (540 cal/g), тялото разсейва част от топлинната енергия, като избягва прегряване.
Водните молекули се характеризират със силна поляризация. Във водната молекула всеки водороден атом образува електронна двойка с централния кислороден атом. Следователно водната молекула има два постоянни дипола, тъй като високата електронна плътност в близост до кислорода й придава отрицателен заряд, докато всеки водороден атом се характеризира с намалена електронна плътност и носи частичен положителен заряд. В резултат на това възникват електростатични връзки между кислородния атом на една водна молекула и водорода на друга молекула, наречени водородни връзки. Тази структура на водата обяснява нейните високи стойности на топлина на изпарение и точка на кипене.
Водородните връзки са относително слаби. Тяхната енергия на дисоциация (енергия на разрушаване на връзката) в течна вода е 23 kJ/mol, в сравнение с 470 kJ за ковалентната O-H връзка във водна молекула. Продължителността на живота на водородната връзка варира от 1 до 20 пикосекунди (1 пикосекунда = 1(G 12 s). Водородните връзки обаче не са уникални за водата. Те могат да възникнат и между водороден и азотен атом в други структури.
В състояние на лед всяка водна молекула образува максимум четири водородни връзки, образувайки кристална решетка. Обратно, в течна вода при стайна температура всяка водна молекула има водородни връзки със средно 3-4 други водни молекули. Тази кристална решетка от лед го прави по-малко плътен от течната вода. Следователно ледът плува на повърхността на течната вода, предпазвайки я от замръзване.
По този начин водородните връзки между водните молекули осигуряват кохезионните сили, които поддържат водата в течна форма при стайна температура и превръщат молекулите в ледени кристали. Имайте предвид, че в допълнение към водородните връзки, биомолекулите се характеризират с други видове нековалентни връзки: йонни, хидрофобни, сили на Ван дер Ваалс, които поотделно са слаби, но заедно имат силно влияние върху структурите на протеини, нуклеинови киселини, полизахариди и клетъчни мембрани.
Молекулите на водата и техните продукти на йонизация (H + и OH) имат подчертан ефект върху структурите и свойствата на клетъчните компоненти, включително нуклеинови киселини, протеини и мазнини. В допълнение към стабилизирането на структурата на протеините и нуклеиновите киселини, водородните връзки участват в биохимичната експресия на гените.
Като основа на вътрешната среда на клетките и тъканите, водата определя тяхната химическа активност, като е уникален разтворител на различни вещества. Водата повишава устойчивостта на колоидните системи и участва в множество реакции на хидролиза и хидрогениране в окислителните процеси. Водата влиза в тялото с фуража и питейната вода.
Много метаболитни реакции в тъканите водят до образуването на вода, която се нарича ендогенна (8-12% от общата телесна течност). Източниците на ендогенна вода в тялото са предимно мазнини, въглехидрати и протеини. Така окисляването на 1 g мазнини, въглехидрати и протеини води до образуването на 1,07; 0,55 и 0,41 g вода, съответно. Следователно животните в пустинни условия могат да оцелеят известно време без да пият вода (камилите дори доста дълго време). Кучето умира без вода за пиене след 10 дни, а без храна след няколко месеца. Загубата на 15-20% вода от тялото води до смърт на животното.
Ниският вискозитет на водата определя постоянното преразпределение на течността в органите и тъканите на тялото. Водата навлиза в стомашно-чревния тракт и след това почти цялата тази вода се абсорбира обратно в кръвта.
Водният транспорт през клетъчните мембрани се осъществява бързо: 30-60 минути след като животното поеме вода, възниква ново осмотично равновесие между извънклетъчната и вътреклетъчната течност на тъканите. Обемът на извънклетъчната течност има голямо влияние върху кръвното налягане; увеличаването или намаляването на обема на извънклетъчната течност води до нарушения в кръвообращението.
Увеличаването на количеството вода в тъканите (хиперхидрия) възниква при положителен воден баланс (прекомерен прием на вода поради нарушена регулация на водно-солевия метаболизъм). Хиперхидрията води до натрупване на течност в тъканите (оток). Дехидратация се отбелязва при липса на питейна вода или при прекомерна загуба на течности (диария, кървене, повишено изпотяване, хипервентилация). Животните губят вода поради повърхността на тялото, храносмилателната система, дишането, пикочните пътища и млякото при лактиращи животни.
Обменът на вода между кръвта и тъканите се осъществява поради разликата в хидростатичното налягане в артериалната и венозната кръвоносна система, както и поради разликата в онкотичното налягане в кръвта и тъканите. Вазопресинът, хормон на задния дял на хипофизната жлеза, задържа вода в тялото, като я реабсорбира в бъбречните тубули. Алдостеронът, хормонът на надбъбречната кора, осигурява задържането на натрий в тъканите, а заедно с него се задържа и вода. Потребността на животното от вода е средно 35-40 g на kg телесно тегло на ден.
Имайте предвид, че химикалите в тялото на животното са в йонизирана форма, под формата на йони. Йоните, в зависимост от знака на заряда, се класифицират като аниони (отрицателно зареден йон) или катиони (положително зареден йон). Елементите, които се дисоциират във вода, за да образуват аниони и катиони, се класифицират като електролити. Соли на алкални метали (NaCl, KC1, NaHC0 3), соли на органични киселини (натриев лактат, например), когато се разтворят във вода, се дисоциират напълно и са електролити. Захарите и алкохолите, които са лесно разтворими във вода, не се дисоциират във вода и не носят заряд, поради което се считат за неелектролити. Количеството на аниони и катиони в тъканите на тялото обикновено е същото.
Йоните на дисоцииращите вещества, имащи заряд, са ориентирани около водни диполи. Около катионите са разположени диполите на водата с техните отрицателни заряди, а анионите са заобиколени от положителните заряди на водата. В този случай възниква явлението електростатична хидратация. Благодарение на хидратацията тази част от водата в тъканите е в свързано състояние. Другата част от водата е свързана с различни клетъчни органели, съставляващи така наречената неподвижна вода.
Тъканите на тялото включват 20 основни химични елемента от всички природни елементи. Въглеродът, кислородът, водородът, азотът и сярата са основни компоненти на биомолекулите, от които кислородът преобладава по маса.
Химическите елементи в тялото образуват соли (минерали) и са част от биологично активни молекули. Биомолекулите имат ниско молекулно тегло (30-1500) или са макромолекули (протеини, нуклеинови киселини, гликоген), чието молекулно тегло е милиони единици. Отделните химични елементи (Na, K, Ca, S, P, C1) съставляват около 10 "2% или повече (макроелементи) в тъканите, докато други (Fe, Co, Cu, Zn, J, Se, Ni, Mo) , например, присъстват в значително по-малки количества - 10" 3 -10~ 6% (микроелементи). В тялото на животното минералите съставляват 1-3% от общото телесно тегло и са разпределени изключително неравномерно. В някои органи съдържанието на микроелементи може да бъде значително, например йод в щитовидната жлеза.
След като минералите се абсорбират до голяма степен в тънките черва, те навлизат в черния дроб, където някои от тях се отлагат, а други се разпределят в различни органи и тъкани на тялото. Минералите се отделят от тялото главно с урината и изпражненията.
Обменът на йони между клетките и междуклетъчната течност се осъществява на базата на пасивен и активен транспорт през полупропускливи мембрани. Полученото осмотично налягане определя клетъчния тургор, поддържайки еластичността на тъканите и формата на органите. Активният транспорт на йони или тяхното движение в среда с по-ниска концентрация (срещу осмотичния градиент) изисква изразходване на енергия от молекулите на АТФ. Активният йонен транспорт е характерен за Na +, Ca 2 ~ йони и е придружен от увеличаване на окислителните процеси, които генерират АТФ.
Ролята на минералите е да поддържат определено осмотично налягане на кръвната плазма, киселинно-алкален баланс, пропускливост на различни мембрани, регулиране на ензимната активност, запазване на структурите на биомолекулите, включително протеини и нуклеинови киселини, както и поддържане на двигателните и секреторни функции на храносмилателния тракт. Ето защо при много нарушения на функциите на храносмилателния тракт на животните се препоръчват различни състави от минерални соли като терапевтични средства.
Важни са както абсолютното количество, така и правилното съотношение в тъканите между определени химични елементи. По-специално, оптималното съотношение в Na:K:Cl тъканите обикновено е 100:1:1,5. Ярко изразена особеност е „асиметрията” в разпределението на солните йони между клетката и извънклетъчната среда на телесните тъкани.
Поддържането на един от аспектите на хомеостазата - водно-електролитния баланс на тялото - се осъществява чрез невроендокринна регулация. Висшият автономен център за жажда се намира във вентромедиалния хипоталамус. Регулирането на екскрецията на вода и електролити се осъществява предимно чрез неврохуморален контрол на бъбречната функция. Специална роля в тази система играят два тясно свързани неврохормонални механизма - секрецията на алдостерон и (ADH). Основната посока на регулаторното действие на алдостерона е неговият инхибиторен ефект върху всички пътища на екскреция на натрий и преди всичко върху бъбречните тубули (антинатриуремичен ефект). ADH поддържа баланса на течностите, като директно предотвратява отделянето на вода от бъбреците (антидиуретично действие). Съществува постоянна, тясна връзка между активността на алдостерона и антидиуретичните механизми. Загубата на течности стимулира секрецията на алдостерон чрез обемни рецептори, което води до задържане на натрий и повишаване на концентрацията на ADH. Ефекторен орган и на двете системи са бъбреците.
Степента на загуба на вода и натрий се определя от механизмите на хуморалната регулация на водно-солевия метаболизъм: антидиуретичния хормон на хипофизната жлеза, вазопресин и надбъбречния хормон алдостерон, които засягат най-важния орган за потвърждаване на постоянството на водата. -солев баланс в организма, които са бъбреците. ADH се произвежда в супраоптичните и паравентрикуларните ядра на хипоталамуса. Чрез порталната система на хипофизната жлеза този пептид навлиза в задния дял на хипофизната жлеза, концентрира се там и се освобождава в кръвта под въздействието на нервни импулси, влизащи в хипофизната жлеза. Целта на ADH е стената на дисталните тубули на бъбреците, където той засилва производството на хиалуронидаза, която деполимеризира хиалуроновата киселина, като по този начин повишава пропускливостта на съдовите стени. В резултат на това водата от първичната урина пасивно дифундира в бъбречните клетки поради осмотичния градиент между хиперосмотичната междуклетъчна течност на тялото и хипоосмоларната урина. Бъбреците пропускат около 1000 литра кръв през своите съдове на ден. 180 литра първична урина се филтрират през гломерулите на бъбреците, но само 1% от течността, филтрирана от бъбреците, се превръща в урина, 6/7 от течността, съставляваща първичната урина, претърпява задължителна реабсорбция заедно с други вещества, разтворени в нея в проксималните тубули. Останалата вода в първичната урина се реабсорбира в дисталните тубули. Те извършват образуването на първична урина по обем и състав.
В извънклетъчната течност осмотичното налягане се регулира от бъбреците, които могат да отделят урина с концентрации на натриев хлорид, вариращи от следи до 340 mmol/L. При отделяне на урина, бедна на натриев хлорид, осмотичното налягане ще се увеличи поради задържане на сол, а при бързо отделяне на сол ще спадне.
Концентрацията на урината се контролира от хормони: вазопресин (антидиуретичен хормон), който подобрява реабсорбцията на вода, повишава концентрацията на сол в урината, алдостеронът стимулира реабсорбцията на натрий. Производството и секрецията на тези хормони зависи от осмотичното налягане и концентрацията на натрий в извънклетъчната течност. С намаляване на концентрацията на плазмена сол се увеличава производството на алдостерон и се увеличава задържането на натрий; с увеличаване производството на вазопресин се увеличава и производството на алдостерон намалява. Това увеличава реабсорбцията на вода и загубата на натрий, което спомага за намаляване на осмотичното налягане. В допълнение, повишаването на осмотичното налягане причинява жажда, което увеличава консумацията на вода. Сигналите за образуване на вазопресин и усещането за жажда се инициират от осморецептори в хипоталамуса.
Регулирането на клетъчния обем и вътреклетъчните концентрации на йони са енергийно зависими процеси, включващи активен транспорт на натрий и калий през клетъчните мембрани. Източникът на енергия за активните транспортни системи, както при почти всеки енергиен разход на клетката, е обменът на АТФ. Водещият ензим, натриево-калиевата АТФаза, дава на клетките способността да изпомпват натрий и калий. Този ензим изисква магнезий и в допълнение изисква едновременното присъствие на натрий и калий за максимална активност. Една последица от съществуването на различни концентрации на калий и други йони от противоположните страни на клетъчната мембрана е генерирането на електрическа потенциална разлика през мембраната.
До 1/3 от общата енергия, съхранявана от клетките на скелетните мускули, се изразходва, за да се осигури работата на натриевата помпа. Когато възникне хипоксия или намеса на някакви инхибитори в метаболизма, клетката набъбва. Механизмът на набъбване е навлизането на натриеви и хлорни йони в клетката; това води до увеличаване на вътреклетъчния осмоларитет, което от своя страна увеличава водното съдържание, тъй като то следва разтвореното вещество. Едновременната загуба на калий не е еквивалентна на печалбата на натрий и следователно резултатът ще бъде увеличаване на водното съдържание.
Ефективната осмотична концентрация (тоничност, осмоларност) на екстрацелуларната течност се променя почти успоредно с концентрацията на натрий в нея, който заедно с неговите аниони осигурява най-малко 90% от нейната осмотична активност. Флуктуациите (дори при патологични състояния) на калий и калций не надвишават няколко милиеквивалента на литър и не влияят значително на стойността на осмотичното налягане.
Хипоелектролитемия (хипоосмия, хипоосмоларност, хипотоничност) на извънклетъчната течност е спад на осмотичната концентрация под 300 mOsm/L. Това съответства на намаляване на концентрацията на натрий под 135 mmol/L. Хипереелектролитемия (хиперосмоларност, хипертоничност) е излишък на осмотична концентрация от 330 mOsm/L и концентрация на натрий от 155 mmol/L.
Големите колебания в обемите на течности в секторите на тялото са причинени от сложни биологични процеси, които се подчиняват на физикохимични закони. В този случай принципът на електрическа неутралност е от голямо значение, който се състои в това, че сумата от положителните заряди във всички водни пространства е равна на сумата от отрицателните заряди. Постоянно възникващите промени в концентрацията на електролити във водна среда са придружени от промени в електрическите потенциали с последващо възстановяване. По време на динамично равновесие се образуват стабилни концентрации на катиони и аниони от двете страни на биологичните мембрани. Все пак трябва да се отбележи, че електролитите не са единствените осмотично активни компоненти на телесната течност, които идват с храната. Окисляването на въглехидрати и мазнини обикновено води до образуването на въглероден диоксид и вода, които могат просто да бъдат освободени от белите дробове. Окислението на аминокиселините произвежда амоняк и урея. Превръщането на амоняка в урея осигурява на човешкото тяло един от механизмите за детоксикация, но в същото време летливите съединения, които потенциално се отстраняват от белите дробове, се превръщат в нелетливи съединения, които вече трябва да бъдат екскретирани от бъбреците.
Обменът на вода и електролити, хранителни вещества, кислород и въглероден диоксид и други метаболитни крайни продукти се осъществява главно чрез дифузия. Капилярната вода обменя вода с интерстициална тъкан няколко пъти в секунда. Поради своята разтворимост в липиди, кислородът и въглеродният диоксид дифундират свободно през всички капилярни мембрани; в същото време се смята, че водата и електролитите преминават през малките пори на ендотелната мембрана.
7. Принципи на класификация и основни видове нарушения на водния метаболизъм.
Трябва да се отбележи, че няма единна общоприета класификация на нарушенията на водно-електролитния баланс. Всички видове нарушения, в зависимост от промените в обема на водата, обикновено се разделят: с увеличаване на обема на извънклетъчната течност - водният баланс е положителен (свръххидратация и оток); с намаляване на обема на извънклетъчната течност - отрицателен воден баланс (дехидратация). Gambirger и др. (1952) предлага всяка от тези форми да се раздели на извънклетъчни и междуклетъчни. Излишъкът и намаляването на общото количество вода винаги се разглеждат във връзка с концентрацията на натрий в извънклетъчната течност (нейния осмоларитет). В зависимост от промяната в осмотичната концентрация хипер- и дехидратацията се разделят на три вида: изоосмоларна, хипоосмоларна и хиперосмоларна.
Прекомерно натрупване на вода в тялото (свръххидратация, хиперхидрия).
Изотонична хиперхидратацияпредставлява увеличение на обема на извънклетъчната течност без нарушаване на осмотичното налягане. В този случай не се извършва преразпределение на течността между вътреклетъчните и извънклетъчните сектори. Увеличаването на общия обем вода в тялото се дължи на извънклетъчната течност. Това състояние може да бъде резултат от сърдечна недостатъчност, хипопротеинемия при нефротичен синдром, когато обемът на циркулиращата кръв остава постоянен поради движението на течната част в интерстициалния сегмент (появява се осезаемо подуване на крайниците, може да се развие белодробен оток). Последното може да бъде сериозно усложнение, свързано с парентерално приложение на течности за терапевтични цели, вливане на големи количества физиологичен разтвор или разтвор на Рингер в експеримент или на пациенти в следоперативния период.
Хипоосмоларна свръххидратация, или отравяне с вода се причинява от излишно натрупване на вода без съответното задържане на електролити, нарушена екскреция на течности поради бъбречна недостатъчност или неадекватна секреция на антидиуретичен хормон. Това разстройство може да се възпроизведе експериментално чрез перитонеална диализа на хипоосмотичен разтвор. Водното отравяне при животни също се развива лесно, когато са изложени на вода след прилагане на ADH или отстраняване на надбъбречните жлези. При здрави животни водната интоксикация настъпва 4-6 часа след приема на вода в доза 50 ml/kg на всеки 30 минути. Появяват се повръщане, треперене, клонични и тонични гърчове. Концентрацията на електролити, протеини и хемоглобин в кръвта рязко намалява, обемът на плазмата се увеличава и реакцията на кръвта не се променя. Продължаването на инфузията може да доведе до развитие на кома и смърт на животните.
При водно отравяне осмотичната концентрация на извънклетъчната течност намалява поради разреждането й с излишна вода и възниква хипонатриемия. Осмотичният градиент между „интерстициума” и клетките предизвиква движението на част от междуклетъчната вода в клетките и тяхното набъбване. Обемът на клетъчната вода може да се увеличи с 15%.
В клиничната практика явленията на водна интоксикация се появяват в случаите, когато доставката на вода надвишава способността на бъбреците да я отделят. След прием на пациент от 5 или повече литра вода на ден се появяват главоболие, апатия, гадене и спазми в прасците. Водно отравяне може да възникне при прекомерна консумация, когато има повишено производство на ADH и олигурия. След наранявания, големи хирургични операции, загуба на кръв, прилагане на анестетици, особено морфин, олигурията обикновено продължава най-малко 1-2 дни. Отравяне с вода може да възникне в резултат на интравенозно вливане на големи количества изотоничен разтвор на глюкоза, който бързо се консумира от клетките и концентрацията на инжектираната течност пада. Също така е опасно да се приемат големи количества вода при ограничена бъбречна функция, която се проявява при шок, бъбречни заболявания с анурия и олигурия и лечение на безвкусен диабет с лекарства за ADH. Опасността от водна интоксикация възниква от прекомерното приемане на вода без соли по време на лечение на токсикоза, дължаща се на диария при кърмачета. Прекомерно поливане понякога се получава при често повтарящи се клизми.
Терапевтичните интервенции в условията на хипоосмоларна хиперхидрия трябва да са насочени към елиминиране на излишната вода и възстановяване на осмотичната концентрация на извънклетъчната течност. Ако излишъкът е свързан с прекалено голямо приложение на вода на пациент със симптоми на анурия, използването на изкуствен бъбрек осигурява бърз терапевтичен ефект. Възстановяването на нормалното ниво на осмотичното налягане чрез въвеждане на сол е допустимо само ако общото количество сол в тялото намалява и има ясни признаци на водно отравяне.
Хиперозомларна свръххидратацияпроявява се чрез увеличаване на обема на течността в извънклетъчното пространство с едновременно повишаване на осмотичното налягане поради хипернатремия. Механизмът за развитие на нарушенията е следният: задържането на натрий не е придружено от задържане на вода в адекватен обем, извънклетъчната течност се оказва хипертонична и водата от клетките се движи в извънклетъчните пространства до осмотично равновесие. Причините за разстройството са различни: синдром на Кушинг или Кон, пиене на морска вода, черепно-мозъчна травма. Ако състоянието на хиперосмоларна свръххидратация продължи дълго време, може да настъпи клетъчна смърт на централната нервна система.
Клетъчната дехидратация при експериментални условия възниква, когато хипертонични разтвори на електролити се прилагат в обеми, надвишаващи способността за бързото им отделяне от бъбреците. При хората подобно разстройство възниква, когато са принудени да пият морска вода. Има движение на вода от клетките в извънклетъчното пространство, което се усеща като силна жажда. В някои случаи хиперосмоларната хиперхидрия придружава развитието на оток.
Намаляване на общия обем на водата (дехидратация, хипохидрия, дехидратация, ексикоза) също се получава при намаляване или увеличаване на осмотичната концентрация на извънклетъчната течност. Опасността от дехидратация е рискът от сгъстяване на кръвта. Тежките симптоми на дехидратация възникват след загубата на около една трета от извънклетъчната вода.
Хипоосмоларна дехидратациясе развива в случаите, когато тялото губи много течност, съдържаща електролити, и загубата се заменя с по-малък обем вода без въвеждане на сол. Това състояние се проявява с многократно повръщане, диария, повишено изпотяване, хипоалдостеронизъм, полиурия (безвкусен диабет и захарен диабет), ако загубата на вода (хипотонични разтвори) е частично попълнена чрез пиене без сол. От хипоосмотичното извънклетъчно пространство част от течността се втурва в клетките. По този начин ексикозата, която се развива в резултат на недостиг на сол, е придружена от вътреклетъчен оток. Няма усещане за жажда. Загубата на вода в кръвта е придружена от повишаване на хематокрита, повишаване на концентрацията на хемоглобин и протеини. Изчерпването на кръвта с вода и свързаното с това намаляване на обема на плазмата и повишаване на вискозитета значително нарушават кръвообращението и понякога причиняват колапс и смърт. Намаляването на сърдечния дебит също води до бъбречна недостатъчност. Филтрационният обем рязко спада и се развива олигурия. Урината е практически лишена от натриев хлорид, което се улеснява от повишената секреция на алдостерон поради стимулиране на обемните рецептори. Повишава се съдържанието на остатъчен азот в кръвта. Може да се наблюдават външни признаци на дехидратация - намален тургор и набръчкване на кожата. Често има главоболие и липса на апетит. Когато децата се дехидратират, бързо се появяват апатия, летаргия и мускулна слабост.
Препоръчва се да се замени дефицитът на вода и електролити по време на хипоосмоларна хидратация чрез прилагане на изоосмотична или хипоосмотична течност, съдържаща различни електролити. Ако е невъзможно да се приеме достатъчно вода вътре, неизбежната загуба на вода през кожата, белите дробове и бъбреците трябва да се компенсира чрез интравенозна инфузия на 0,9% разтвор на натриев хлорид. Ако вече е възникнал дефицит, увеличете въведения обем, като не надвишавате 3 литра на ден. Хипертоничен физиологичен разтвор трябва да се прилага само в изключителни случаи, когато има неблагоприятни последици от намаляване на концентрацията на електролити в кръвта, ако бъбреците не задържат натрий и голяма част от него се губи по други начини, в противен случай прилагането на излишък на натрий може влошават дехидратацията. За предотвратяване на хиперхлоремична ацидоза, когато екскреторната функция на бъбреците е намалена, е рационално да се прилага сол на млечна киселина вместо натриев хлорид.
Хиперосмоларна дехидратациясе развива в резултат на загуба на вода, надвишаваща нейния запас и ендогенно образуване без загуба на натрий. Загубата на вода в тази форма се случва с малка загуба на електролити. Това може да се случи с повишено изпотяване, хипервентилация, диария, полиурия, ако загубената течност не се компенсира с пиене. Голяма загуба на вода в урината възниква при така наречената осмотична (или дилуентна) диуреза, когато много глюкоза, урея или други азотни вещества се освобождават през бъбреците, увеличавайки концентрацията на първичната урина и усложнявайки реабсорбцията на вода . Загубата на вода в такива случаи надвишава загубата на натрий. Ограничен прием на вода при пациенти с нарушения в преглъщането, както и при потискане на чувството на жажда при мозъчни заболявания, в коматозно състояние, при възрастни хора, при недоносени новородени, кърмачета с мозъчни увреждания и др. При новородени на 1. ден от живота, понякога възниква хиперосмоларна ексикоза поради ниска консумация на мляко („треска от жажда“). Хиперосмоларната дехидратация настъпва много по-лесно при кърмачета, отколкото при възрастни. По време на ранна детска възраст големи количества вода с малко или никакви електролити могат да бъдат загубени през белите дробове по време на треска, лека ацидоза и други случаи на хипервентилация. При кърмачета може да възникне несъответствие между водно-електролитния баланс и в резултат на недостатъчно развита концентрационна способност на бъбреците. Задържането на електролит се случва много по-лесно в тялото на детето, особено при предозиране на хипертоничен или изотоничен разтвор. При кърмачетата минималната, задължителна екскреция на вода (през бъбреците, белите дробове и кожата) на единица повърхност е приблизително два пъти по-висока, отколкото при възрастните.
Преобладаването на загубата на вода над освобождаването на електролити води до повишаване на осмотичната концентрация на извънклетъчната течност и движението на водата от клетките в извънклетъчното пространство. По този начин сгъстяването на кръвта се забавя. Намаляването на обема на извънклетъчното пространство стимулира секрецията на алдостерон. Това поддържа хиперосмоларността на вътрешната среда и възстановяването на обема на течността поради повишеното производство на ADH, което ограничава загубата на вода през бъбреците. Хиперосмоларността на извънклетъчната течност също намалява екскрецията на вода през екстрареналните пътища. Неблагоприятният ефект на хиперосмоларитета е свързан с дехидратация на клетките, което причинява болезнено чувство на жажда, повишено разграждане на протеини и повишена температура. Загубата на нервни клетки води до психични разстройства (замъгляване на съзнанието) и нарушения на дишането. Дехидратацията на хиперосмоларния тип също е придружена от намаляване на телесното тегло, суха кожа и лигавици, олигурия, признаци на сгъстяване на кръвта и повишаване на осмотичната концентрация на кръвта. Потискането на механизма на жаждата и развитието на умерен екстрацелуларен хиперосмоларитет в експеримента се постига чрез инжектиране в супроптичните ядра на хипоталамуса при котки и вентромедиалните ядра при плъхове. Възстановяването на водния дефицит и изотоничността на човешките телесни течности се постига главно чрез въвеждане на хипотоничен разтвор на глюкоза, съдържащ основни електролити.
Изотонична дехидратацияможе да се наблюдава при необичайно повишена екскреция на натрий, най-често със секрецията на жлезите на стомашно-чревния тракт (изомоларни секрети, чийто дневен обем е до 65% от обема на общата извънклетъчна течност). Загубата на тези изотонични течности не води до промяна на вътреклетъчния обем (всички загуби се дължат на извънклетъчния обем). Причините за тях са многократно повръщане, диария, загуба през фистула, образуване на големи трансудати (асцит, плеврален излив), загуба на кръв и плазма поради изгаряния, перитонит, панкреатит.
Регулирането на водния метаболизъм се извършва неврохуморално, по-специално от различни части на централната нервна система: кората на главния мозък, диенцефалона и продълговатия мозък, симпатиковите и парасимпатиковите ганглии. Много жлези с вътрешна секреция също участват. Действието на хормоните в този случай е, че те променят пропускливостта на клетъчните мембрани за вода, осигурявайки нейното освобождаване или ресорбция на тялото се регулира от чувството на жажда. Още при първите признаци на сгъстяване на кръвта възниква жажда в резултат на рефлексно възбуждане на определени области на мозъчната кора. Консумираната вода се абсорбира през чревната стена и излишъкът й не предизвиква разреждане на кръвта . от кръвта, бързо преминава в междуклетъчните пространства на свободната съединителна тъкан, черния дроб, кожата и др. Тези тъкани служат като депо на вода в тялото. Отделните катиони оказват известно влияние върху потока и отделянето на вода от тъканите. Na + йони насърчават свързването на протеини от колоидни частици, K + и Ca 2+ йони стимулират освобождаването на вода от тялото.
Така вазопресинът на неврохипофизата (антидиуретичен хормон) насърчава обратната абсорбция на вода от първичната урина, намалявайки отделянето на последната от тялото. Хормоните на надбъбречната кора - алдостерон, дезоксикортикостерол - допринасят за задържането на натрий в организма и тъй като натриевите катиони повишават хидратацията на тъканите, водата също се задържа в тях. Други хормони стимулират отделянето на вода от бъбреците: тироксин - хормонът на щитовидната жлеза, паратироидният хормон - хормонът на паращитовидната жлеза, андрогените и естрогените - хормоните на половите жлези. Тиреоидните хормони стимулират отделянето на вода чрез потта жлези.Количеството вода в тъканите, предимно свободна, се увеличава при заболяване на бъбреците, нарушена функция на сърдечно-съдовата система, белтъчно гладуване, нарушена чернодробна функция (цироза). Увеличаването на съдържанието на вода в междуклетъчните пространства води до оток. Недостатъчното образуване на вазопресин води до повишена диуреза и безвкусен диабет. Дехидратацията на тялото се наблюдава и при недостатъчно производство на алдостерон в надбъбречната кора.
Водата и разтворените в нея вещества, включително минерални соли, създават вътрешната среда на тялото, чиито свойства остават постоянни или се променят по естествен начин, когато се променят основните параметри на течната среда на органите и клетките тялото са осмотичното налягане,pHИ сила на звука.
Осмотичното налягане на извънклетъчната течност до голяма степен зависи от солта (NaCl), която се съдържа в най-висока концентрация в тази течност. Следователно основният механизъм за регулиране на осмотичното налягане е свързан с промяна в скоростта на освобождаване на вода или NaCl, в резултат на което се променя концентрацията на NaCl в тъканните течности и следователно се променя и осмотичното налягане. Регулирането на обема става чрез едновременна промяна на скоростта на освобождаване както на водата, така и на NaCl. Освен това механизмът за жажда регулира консумацията на вода. Регулирането на pH се осигурява чрез селективно освобождаване на киселини или основи в урината; В зависимост от това pH на урината може да варира от 4,6 до 8,0. Нарушенията във водно-солевата хомеостаза са свързани с патологични състояния като тъканна дехидратация или оток, повишено или понижено кръвно налягане, шок, ацидоза и алкалоза.
Регулиране на осмотичното налягане и обема на извънклетъчната течност.Екскрецията на вода и NaCl от бъбреците се регулира от антидиуретичен хормон и алдостерон.
Антидиуретичен хормон (вазопресин).Вазопресинът се синтезира в невроните на хипоталамуса. Осморецепторите на хипоталамуса, когато осмотичното налягане на тъканната течност се повишава, стимулират освобождаването на вазопресин от секреторни гранули. Вазопресинът повишава скоростта на реабсорбция на вода от първичната урина и по този начин намалява диурезата. Урината става по-концентрирана. По този начин антидиуретичният хормон поддържа необходимия обем течност в тялото, без да влияе на количеството отделен NaCl. Осмотичното налягане на извънклетъчната течност намалява, т.е. стимулът, който е причинил освобождаването на вазопресин, се елиминира при някои заболявания, които увреждат хипоталамуса или хипофизната жлеза (тумори, наранявания, инфекции), синтезът и секрецията на вазопресин намаляват и се развиват. безвкусен диабет.
В допълнение към намаляването на диурезата, вазопресинът също причинява свиване на артериолите и капилярите (оттук и името) и следователно повишаване на кръвното налягане.
Алдостерон.Този стероиден хормон се произвежда в надбъбречната кора. Секрецията се увеличава, когато концентрацията на NaCl в кръвта намалява. В бъбреците алдостеронът увеличава скоростта на реабсорбция на Na + (и с него C1) в тубулите на нефрона, което причинява задържане на NaCl в тялото. Това премахва стимула, който е причинил секрецията на алдостерон, съответно води до прекомерно задържане на NaCl и повишаване на осмотичното налягане на извънклетъчната течност. А това служи като сигнал за освобождаване на вазопресин, който ускорява реабсорбцията на вода в бъбреците. В резултат на това в тялото се натрупват както NaCl, така и вода; обемът на извънклетъчната течност се увеличава при поддържане на нормално осмотично налягане.
Ренин-ангиотензинова система.Тази система служи като основен механизъм за регулиране на секрецията на алдостерон; Секрецията на вазопресин също зависи от него. Ренинът е протеолитичен ензим, синтезиран в юкстагломерулните клетки, обграждащи аферентната артериола на бъбречния гломерул.
Системата ренин-ангиотензин играе важна роля при възстановяването на кръвния обем, който може да намалее в резултат на кървене, прекомерно повръщане, диария и изпотяване. Вазоконстрикцията чрез ангиотензин II действа като спешна мярка за поддържане на кръвното налягане. Тогава водата и NaCl, които идват с пиенето и храната, се задържат в тялото в по-голяма степен от нормалното, което осигурява възстановяване на кръвния обем и налягане. След това ренинът спира да се освобождава, регулаторните вещества, които вече присъстват в кръвта, се унищожават и системата се връща в първоначалното си състояние.
Значително намаляване на обема на циркулиращата течност може да причини опасно нарушаване на кръвоснабдяването на тъканите, преди регулаторните системи да възстановят кръвното налягане и обема. В този случай функциите на всички органи и най-вече на мозъка са нарушени; настъпва състояние, наречено шок. В развитието на шока (както и на отока) значителна роля играят промените в нормалното разпределение на течността и албумина между кръвния поток и междуклетъчното пространство, които участват в регулирането на водно-солевия баланс на нивото на тубулите на нефрона - те променят скоростта на реабсорбция на компонентите на първичната урина.
Водно-солев метаболизъм и секреция на храносмилателни сокове.Обемът на дневната секреция на всички храносмилателни жлези е доста голям. При нормални условия водата от тези течности се абсорбира отново в червата; обилното повръщане и диарията могат да причинят значително намаляване на обема на извънклетъчната течност и дехидратация на тъканите. Значителна загуба на течност с храносмилателни сокове води до повишаване на концентрацията на албумин в кръвната плазма и междуклетъчната течност, тъй като албуминът не се екскретира със секрети; поради тази причина се повишава осмотичното налягане на междуклетъчната течност, водата от клетките започва да преминава в междуклетъчната течност и функциите на клетките се нарушават. Високото осмотично налягане на извънклетъчната течност също води до намаляване или дори спиране на образуването на урина , и ако вода и соли не се доставят отвън, животното развива кома.
Водата е най-важният компонент на живия организъм. Организмите не могат да съществуват без вода. Без вода човек умира за по-малко от седмица, докато без храна, но приемайки вода, може да живее повече от месец. Загубата на 20% вода от тялото води до смърт. Съдържанието на вода в тялото съставлява 2/3 от телесното тегло и се променя с възрастта. Количеството вода в различните тъкани варира. Дневната нужда на човек от вода е приблизително 2,5 литра. Тази нужда от вода се задоволява чрез въвеждане на течности и храни в тялото. Тази вода се счита за екзогенна. Водата, която се образува в резултат на окислителното разграждане на протеини, мазнини и въглехидрати в организма, се нарича ендогенна.Водата е средата, в която протичат повечето метаболитни реакции. Той участва пряко в метаболизма. Водата играе определена роля в процесите на терморегулация на тялото. С помощта на водата хранителните вещества се доставят до тъканите и клетките и от тях се отстраняват крайните продукти на метаболизма.
Екскрецията на вода от тялото се извършва от бъбреците - 1,2-1,5 l, кожата - 0,5 l, белите дробове - 0,2-0,3 l. Водният обмен се регулира от неврохормоналната система. Задържането на вода в тялото се подпомага от хормоните на надбъбречната кора (кортизон, алдостерон) и хормона на задния дял на хипофизната жлеза, вазопресин. Хормонът на щитовидната жлеза тироксин увеличава отделянето на вода от тялото.
^
МИНЕРАЛЕН МЕТАБОЛИЗЪМ
Минералните соли са сред основните хранителни вещества. Минералните елементи нямат хранителна стойност, но тялото се нуждае от тях като вещества, участващи в регулирането на метаболизма, поддържането на осмотичното налягане и осигуряването на постоянно рН на вътре- и извънклетъчната течност на тялото. Много минерални елементи са структурни компоненти на ензими и витамини.
Съставът на органите и тъканите на човека и животните включва макроелементи и микроелементи. Последните се съдържат в тялото в много малки количества. В различни живи организми, както и в човешкото тяло, в най-големи количества се намират кислород, въглерод, водород и азот. Тези елементи, както и фосфорът и сярата, влизат в състава на живите клетки под формата на различни съединения. Макроелементите включват също натрий, калий, калций, хлор и магнезий. В организма на животните са открити следните микроелементи: мед, манган, йод, молибден, цинк, флуор, кобалт и др. Желязото заема междинно положение между макро- и микроелементите.
Минералите влизат в тялото само с храната. След това през чревната лигавица и кръвоносните съдове - в порталната вена и в черния дроб. Черният дроб запазва някои минерали: натрий, желязо, фосфор. Желязото е част от хемоглобина, участва в преноса на кислород, както и в състава на редокс ензимите. Калцият е част от костната тъкан и й придава здравина. Освен това играе важна роля в съсирването на кръвта. Фосфорът, който освен свободен (неорганичен) се намира в съединения с протеини, мазнини и въглехидрати, е много полезен за организма. Магнезият регулира нервно-мускулната възбудимост и активира много ензими. Кобалтът е част от витамин B12. Йодът участва в образуването на хормони на щитовидната жлеза. Флуоридът се намира в зъбните тъкани. Натрият и калият са от голямо значение за поддържане на кръвното осмотично налягане.
Метаболизмът на минералите е тясно свързан с метаболизма на органичните вещества (протеини, нуклеинови киселини, въглехидрати, липиди). Например кобалтови, манганови, магнезиеви и железни йони са необходими за нормалния метаболизъм на аминокиселините. Хлорните йони активират амилазата. Калциевите йони имат активиращ ефект върху липазата. Окисляването на мастните киселини протича по-интензивно в присъствието на медни и железни йони.
^
ГЛАВА 12. ВИТАМИНИ
Витамините са нискомолекулни органични съединения, които са основен компонент на храната. Те не се синтезират в животните. Основният източник за човешкото тяло и животните е растителната храна.
Витамините са биологично активни вещества. Тяхното отсъствие или липса на храна е придружено от рязко нарушаване на жизнените процеси, което води до появата на сериозни заболявания. Необходимостта от витамини се дължи на факта, че много от тях са компоненти на ензими и коензими.
Витамините са много разнообразни по своя химичен строеж. Те се делят на две групи: водоразтворими и мастноразтворими.
^ ВОДОРАЗТВОРИМИ ВИТАМИНИ
1. Витамин B 1 (тиамин, аневрин). Неговата химическа структура се характеризира с наличието на аминова група и серен атом. Наличието на алкохолна група във витамин В1 прави възможно образуването на естери с киселини. Чрез комбиниране с две молекули фосфорна киселина тиаминът образува естера тиамин дифосфат, който е коензимна форма на витамина. Тиамин дифосфатът е коензим на декарбоксилазите, които катализират декарбоксилирането на α-кето киселини. При липса или недостатъчен прием на витамин В1 в организма, метаболизмът на въглехидратите става невъзможен. Нарушенията възникват на етапа на използване на пирогроздена и α-кетоглутарова киселина.
2. Витамин B 2 (рибофлавин). Този витамин е метилирано производно на изоалоксазин, свързан с 5-воден алкохол рибитол.
В организма рибофлавинът под формата на естер с фосфорна киселина е част от протетичната група на флавиновите ензими (FMN, FAD), които катализират процесите на биологично окисление, осигурявайки преноса на водород в дихателната верига, както и реакции на синтез и разграждане на мастни киселини.
3. Витамин B 3 (пантотенова киселина). Пантотеновата киселина се състои от -аланин и диоксидиметилмаслена киселина, свързани с пептидна връзка. Биологичното значение на пантотеновата киселина е, че тя е част от коензим А, който играе огромна роля в метаболизма на въглехидратите, мазнините и протеините.
4. Витамин B 6 (пиридоксин). По химическа природа витамин B 6 е производно на пиридин. Фосфорилираното производно на пиридоксин е коензим от ензими, които катализират реакциите на метаболизма на аминокиселините.
5. Витамин B 12 (кобаламин). Химическата структура на витамина е много сложна. Съдържа четири пиролови пръстена. В центъра има кобалтов атом, свързан с азота на пироловите пръстени.
Витамин B 12 играе голяма роля в преноса на метилови групи, както и в синтеза на нуклеинови киселини.
6. Витамин РР (никотинова киселина и нейния амид). Никотиновата киселина е производно на пиридин.
Амидът на никотиновата киселина е неразделна част от коензимите NAD + и NADP +, които са част от дехидрогеназите.
7. Фолиева киселина (Витамин B c). Изолиран от листа от спанак (лат. folium - лист). Фолиевата киселина съдържа пара-аминобензоена киселина и глутаминова киселина. Фолиевата киселина играе важна роля в метаболизма на нуклеиновите киселини и протеиновия синтез.
8. Пара-аминобензоена киселина. Играе голяма роля в синтеза на фолиева киселина.
9. Биотин (витамин Н). Биотинът е част от ензим, който катализира процеса на карбоксилиране (добавянето на CO 2 към въглеродната верига). Биотинът е необходим за синтеза на мастни киселини и пурини.
10. Витамин С (аскорбинова киселина). Химическата структура на аскорбиновата киселина е близка до хексозите. Специална характеристика на това съединение е способността му да претърпи обратимо окисление, за да образува дехидроаскорбинова киселина. И двете съединения имат витаминна активност. Аскорбиновата киселина участва в окислително-възстановителните процеси на организма, предпазва SH групата от ензими от окисляване и има способността да дехидратира токсините.
^ МАСТНОРАЗТВОРИМИ ВИТАМИНИ
Тази група включва витамини от групи A, D, E, K- и др.
1. Витамини от група А. Витамин А 1 (ретинол, антиксерофталмичен) е близък по своята химична природа до каротините. Това е цикличен едновалентен алкохол .
2. Витамини от група D (антирахитичен витамин). По своята химическа структура витамините от група D са близки до стеролите. Витамин D 2 се образува от ергостерол в дрожди, а витамин D 3 се образува от 7-де-хидрохолестерол в животински тъкани под въздействието на ултравиолетово лъчение.
3. Витамини от група Е (, , -токофероли). Основните промени при дефицит на витамин Е настъпват в репродуктивната система (загуба на способността за носене на плода, дегенеративни промени в спермата). В същото време дефицитът на витамин Е причинява увреждане на голямо разнообразие от тъкани.
4. Витамини от група К. Според химическата си структура витамините от тази група (К 1 и К 2) принадлежат към нафтохиноните. Характерен признак на недостиг на витамин К е появата на подкожни, мускулни и други кръвоизливи и нарушено съсирване на кръвта. Причината за това е нарушение на синтеза на протеина протромбин, компонент на системата за кръвосъсирване.
АНТИВИТАМИНИ
Антивитамините са антагонисти на витамини: Често тези вещества са много близки по структура до съответните витамини и тогава тяхното действие се основава на „конкурентното“ изместване на съответния витамин от неговия комплекс в ензимната система от антивитамина. В резултат на това се образува "неактивен" ензим, метаболизмът се нарушава и възниква сериозно заболяване. Например сулфонамидите са антивитамини на пара-аминобензоената киселина. Антивитаминът на витамин B 1 е пиритиамин.Има и структурно различни антивитамини, които са в състояние да свързват витамините, лишавайки ги от витаминна активност.
^
ГЛАВА 13. ХОРМОНИ
Хормоните, както и витамините, са биологично активни вещества и са регулатори на метаболизма и физиологичните функции. Тяхната регулаторна роля се свежда до активиране или инхибиране на ензимни системи, промени в пропускливостта на биологичните мембрани и транспорта на вещества през тях, стимулиране или усилване на различни биосинтетични процеси, включително синтеза на ензими.
Хормоните се произвеждат в жлезите с вътрешна секреция, които нямат отделителни канали и отделят своя секрет директно в кръвта. Ендокринните жлези включват щитовидната жлеза, паращитовидната жлеза (близо до щитовидната жлеза), половите жлези, надбъбречните жлези, хипофизната жлеза, панкреаса и тимусните жлези.
Заболяванията, възникващи при нарушаване на функциите на една или друга жлеза с вътрешна секреция, са следствие или на нейната хипофункция (намалена секреция на хормони), или на хиперфункция (прекомерна секреция на хормони).
Хормоните могат да бъдат разделени на три групи въз основа на тяхната химична структура: протеинови хормони; хормони, получени от аминокиселината тирозин, и хормони със стероидна структура.
^ ПРОТЕИНОВИ ХОРМОНИ
Те включват хормони на панкреаса, предния дял на хипофизната жлеза и паращитовидните жлези.
Хормоните на панкреаса - инсулин и глюкагон - участват в регулацията на въглехидратния метаболизъм. В действията си те са антагонисти един на друг. Инсулинът понижава, а глюкагонът повишава нивата на кръвната захар.
Хипофизните хормони регулират дейността на много други ендокринни жлези. Те включват:
Соматотропен хормон (GH) - растежен хормон, стимулира растежа на клетките, повишава нивото на биосинтетичните процеси;
Тиреостимулиращ хормон (TSH) - стимулира дейността на щитовидната жлеза;
Адренокортикотропен хормон (АКТН) - регулира биосинтезата на кортикостероиди от надбъбречната кора;
Гонадотропните хормони регулират функцията на половите жлези.
^ ХОРМОНИ ОТ ТИРОЗИНОВАТА СЕРИЯ
Те включват хормони на щитовидната жлеза и хормони на надбъбречната медула. Основните хормони на щитовидната жлеза са тироксин и трийодтиронин. Тези хормони са йодирани производни на аминокиселината тирозин. При хипофункция на щитовидната жлеза метаболитните процеси намаляват. Хиперфункцията на щитовидната жлеза води до повишаване на основния метаболизъм.
Надбъбречната медула произвежда два хормона, адреналин и норепинефрин. Тези вещества повишават кръвното налягане. Адреналинът оказва значително влияние върху метаболизма на въглехидратите - повишава нивото на глюкозата в кръвта.
^ СТЕРОИДНИ ХОРМОНИ
Този клас включва хормони, произвеждани от надбъбречната кора и половите жлези (яйчници и тестиси). По химическа природа те са стероиди. Надбъбречната кора произвежда кортикостероиди, те съдържат С 21 атом. Те се делят на минералкортикоиди, от които най-активни са алдостерон и дезоксикортикостерон. и глюкокортикоиди - кортизол (хидрокортизон), кортизон и кортикостерон. Глюкокортикоидите имат голямо влияние върху метаболизма на въглехидратите и протеините. Минералокортикоидите регулират основно метаболизма на водата и минералите.
Има мъжки (андрогени) и женски (естрогени) полови хормони. Първите са C 19 -, а вторите C 18 -стероиди. Андрогените включват тестостерон, андростендион и др., а естрогените включват естрадиол, естрон и естриол. Най-активни са тестостеронът и естрадиолът. Половите хормони определят нормалното сексуално развитие, формирането на вторични полови белези и влияят на метаболизма.
^ ГЛАВА 14. БИОХИМИЧНИ ОСНОВИ НА РАЦИОНАЛНОТО ХРАНЕНЕ
В проблема за храненето могат да се разграничат три взаимосвързани раздела: рационално хранене, терапевтично и терапевтично-профилактично. Основата е така нареченото рационално хранене, тъй като се изгражда, като се вземат предвид нуждите на здравия човек, в зависимост от възрастта, професията, климатичните и други условия. Основата на балансираната диета е балансът и правилното хранене. Рационалното хранене е средство за нормализиране на състоянието на организма и поддържане на неговата висока работоспособност.
Въглехидрати, протеини, мазнини, аминокиселини, витамини и минерали влизат в човешкото тяло с храната. Нуждата от тези вещества е различна и се определя от физиологичното състояние на организма. Растящото тяло се нуждае от повече храна. Човек, занимаващ се със спорт или физически труд, изразходва голямо количество енергия и следователно също се нуждае от повече храна, отколкото заседнал човек.
В храненето на човека количеството протеини, мазнини и въглехидрати трябва да бъде в съотношение 1:1:4, т.е. на 1 g протеин трябва да се консумират 1 g мазнини и 4 g въглехидрати. Протеините трябва да осигуряват около 14% от дневния прием на калории, мазнините около 31%, а въглехидратите около 55%.
На съвременния етап от развитието на науката за храненето не е достатъчно да се изхожда само от общата консумация на хранителни вещества. Много е важно да се установи съотношението на основните хранителни компоненти в диетата (есенциални аминокиселини, ненаситени мастни киселини, витамини, минерали и др.). Съвременното учение за човешките нужди от храна се изразява в концепцията за балансирано хранене. Според тази концепция осигуряването на нормална жизнена активност е възможно не само чрез снабдяване на организма с достатъчно енергия и протеини, но и чрез спазване на доста сложни взаимоотношения между многобройни незаменими хранителни фактори, които са в състояние да упражнят максимално своите полезни биологични ефекти. в тялото. Законът за балансираното хранене се основава на идеи за количествените и качествените аспекти на процесите на усвояване на храната в организма, т.е. цялата сума от метаболитни ензимни реакции.
Институтът по хранене на Академията на медицинските науки на СССР е разработил средни данни за хранителните нужди на възрастен. Основно, при определяне на оптималните съотношения на отделните хранителни вещества, именно това съотношение на хранителните вещества е необходимо средно за поддържане на нормалното функциониране на възрастен. Ето защо, когато се изготвят общи диети и се оценяват отделните продукти, е необходимо да се съсредоточите върху тези съотношения. Важно е да запомните, че не само дефицитът на отделни основни фактори е вреден, но и излишъкът им също е опасен. Причината за токсичността на излишните основни хранителни вещества вероятно е свързана с дисбаланс в диетата, което от своя страна води до нарушаване на биохимичната хомеостаза (постоянството на състава и свойствата на вътрешната среда) на тялото и нарушаване на клетъчната хранене.
Даденият хранителен баланс трудно може да бъде прехвърлен без промяна на хранителната структура на хора в различни условия на труд и живот, хора от различна възраст и пол и т.н. Въз основа на факта, че разликите в енергийните и хранителните потребности се основават на характеристиките, протичането на метаболитните процеси и тяхната хормонална и нервна регулация, е необходимо за лица от различни възрасти и полове, както и за лица със значителни отклонения от средните показатели за нормален ензимен статус, да се направят определени корекции в обичайното представяне на формулата за балансирано хранене. .
Институтът по хранене на Академията на медицинските науки на СССР предложи стандарти за
изчисляване на оптималните диети за населението на нашата страна.
Тези диети се диференцират в зависимост от три климатични условия
зони: северна, централна и южна. Последните научни данни обаче показват, че такова разделение не може да бъде задоволително днес. Последните проучвания показват, че в рамките на нашата страна Северът трябва да бъде разделен на две зони: европейска и азиатска. Тези зони се различават значително една от друга по отношение на климатичните условия. В Института по клинична и експериментална медицина на Сибирския клон на Академията на медицинските науки на СССР (Новосибирск) в резултат на дългосрочни изследвания беше показано, че в условията на азиатския север метаболизмът на протеините, мазнини, въглехидрати, витамини, макро- и микроелементи се преструктурира и следователно е необходимо да се изяснят стандартите за хранене на хората, като се вземат предвид промените в метаболизма. В момента се провеждат широкомащабни изследвания в областта на рационализирането на храненето на населението на Сибир и Далечния изток. Основна роля в изучаването на този въпрос се дава на биохимичните изследвания.
