PŘEDNÁŠKOVÝ KURZ
V OBECNÉ BIOCHEMII
Modul 8. Biochemie metabolismu voda-sůl a acidobazický stav
Jekatěrinburg,
PŘEDNÁŠKA č. 24
Téma: Metabolismus voda-sůl a minerály
Fakulty: léčebně preventivní, léčebně preventivní, dětská.
Metabolismus voda-sůl – výměna vody a hlavních tělesných elektrolytů (Na +, K +, Ca 2+, Mg 2+, Cl -, HCO 3 -, H 3 PO 4 ).
Elektrolyty – látky, které se v roztoku disociují na anionty a kationty. Měří se v mol/l.
Neelektrolyty– látky, které se v roztoku nedisociují (glukóza, kreatinin, močovina). Měří se v g/l.
Metabolismus minerálů – výměna jakýchkoli minerálních složek, včetně těch, které neovlivňují základní parametry kapalného prostředí v těle.
Voda - hlavní složka všech tělesných tekutin.
Biologická role vody
Voda je univerzálním rozpouštědlem pro většinu organických (kromě lipidů) a anorganických sloučenin.
Voda a látky v ní rozpuštěné tvoří vnitřní prostředí těla.
Voda zajišťuje transport látek a tepelné energie po celém těle.
Významná část chemických reakcí těla probíhá ve vodné fázi.
Voda se účastní reakcí hydrolýzy, hydratace a dehydratace.
Určuje prostorovou strukturu a vlastnosti hydrofobních a hydrofilních molekul.
V kombinaci s GAG plní voda strukturální funkci.
Obecné vlastnosti tělesných tekutin
Všechny tělesné tekutiny se vyznačují společnými vlastnostmi: objem, osmotický tlak a hodnota pH.
Hlasitost. U všech suchozemských živočichů tvoří tekutiny asi 70 % tělesné hmotnosti.
Rozložení vody v těle závisí na věku, pohlaví, svalové hmotě, typu postavy a množství tuku. Obsah vody v různých tkáních je rozdělen následovně: plíce, srdce a ledviny (80 %), kosterní svaly a mozek (75 %), kůže a játra (70 %), kosti (20 %), tuková tkáň (10 %) . Obecně platí, že hubení lidé mají méně tuku a více vody. U mužů tvoří voda 60%, u žen - 50% tělesné hmotnosti. Starší lidé mají více tuku a méně svalů. Tělo mužů nad 60 let obsahuje v průměru 50 % a ženy 45 % vody.
Při úplném nedostatku vody nastává smrt po 6-8 dnech, kdy se množství vody v těle sníží o 12 %.
Veškerá tělesná tekutina se dělí na intracelulární (67 %) a extracelulární (33 %) zásoby.
Extracelulární bazén (mimobuněčný prostor) se skládá z:
Intravaskulární tekutina;
Intersticiální tekutina (mezibuněčná);
Transcelulární tekutina (tekutina pleurálních, perikardiálních, peritoneálních dutin a synoviálního prostoru, mozkomíšní a nitrooční mok, sekrece potu, slinných a slzných žláz, sekrece slinivky břišní, jater, žlučníku, gastrointestinálního traktu a dýchacích cest).
Mezi bazény dochází k intenzivní výměně kapalin. K pohybu vody z jednoho sektoru do druhého dochází při změně osmotického tlaku.
Osmotický tlak - Jedná se o tlak, který vytvářejí všechny látky rozpuštěné ve vodě. Osmotický tlak extracelulární tekutiny je dán především koncentrací NaCl.
Extracelulární a intracelulární tekutiny se výrazně liší složením a koncentrací jednotlivých složek, ale celková celková koncentrace osmoticky aktivních látek je přibližně stejná.
pH– záporný dekadický logaritmus koncentrace protonů. Hodnota pH závisí na intenzitě tvorby kyselin a zásad v těle, jejich neutralizaci pufračními systémy a odstranění z těla močí, vydechovaným vzduchem, potem a stolicí.
V závislosti na charakteristice výměny se hodnota pH může výrazně lišit jak v buňkách různých tkání, tak v různých kompartmentech téže buňky (v cytosolu je kyselost neutrální, v lysozomech a v mezimembránovém prostoru mitochondrií vysoce kyselá ). V mezibuněčné tekutině různých orgánů a tkání a krevní plazmě je hodnota pH, stejně jako osmotický tlak, relativně konstantní hodnotou.
První živé organismy se ve vodě objevily asi před 3 miliardami let a dodnes je voda hlavním biorozpouštědlem.
Voda je kapalné médium, které je hlavní složkou živého organismu, zajišťující jeho životně důležité fyzikální a chemické procesy: osmotický tlak, hodnotu pH, minerální složení. Voda tvoří v průměru 65 % celkové tělesné hmotnosti dospělého zvířete a více než 70 % novorozence. Více než polovina této vody se nachází uvnitř buněk těla. Vzhledem k velmi malé molekulové hmotnosti vody se počítá, že asi 99 % všech molekul v buňce jsou molekuly vody (Bohinski R., 1987).
Vysoká tepelná kapacita vody (ohřátí 1 g vody o 1°C trvá 1 kal) umožňuje tělu absorbovat značné množství tepla bez výrazného zvýšení teploty jádra. Díky vysokému výparnému teplu vody (540 cal/g) tělo rozptýlí část tepelné energie, čímž se zabrání přehřátí.
Molekuly vody se vyznačují silnou polarizací. V molekule vody tvoří každý atom vodíku elektronový pár s centrálním atomem kyslíku. Molekula vody má tedy dva trvalé dipóly, protože vysoká elektronová hustota v blízkosti kyslíku jí dává záporný náboj, zatímco každý atom vodíku se vyznačuje sníženou elektronovou hustotou a nese částečný kladný náboj. V důsledku toho vznikají elektrostatické vazby mezi atomem kyslíku jedné molekuly vody a vodíkem jiné molekuly, nazývané vodíkové vazby. Tato struktura vody vysvětluje její vysoké hodnoty výparného tepla a bodu varu.
Vodíkové vazby jsou relativně slabé. Jejich disociační energie (energie přerušení vazby) v kapalné vodě je 23 kJ/mol, ve srovnání se 470 kJ pro kovalentní vazbu O-H v molekule vody. Životnost vodíkové vazby se pohybuje od 1 do 20 pikosekund (1 pikosekunda = 1(G 12 s). Vodíkové vazby však nejsou jedinečné pouze pro vodu, ale mohou se vyskytovat i mezi atomem vodíku a dusíku v jiných strukturách.
V ledovém stavu tvoří každá molekula vody maximálně čtyři vodíkové vazby, tvořící krystalovou mřížku. Naproti tomu v kapalné vodě při pokojové teplotě má každá molekula vody vodíkové vazby s průměrně 3-4 dalšími molekulami vody. Tato krystalická mřížka ledu ho činí méně hustým než kapalná voda. Na hladině kapalné vody proto plave led, který ji chrání před zamrznutím.
Vodíkové vazby mezi molekulami vody tedy poskytují kohezní síly, které udržují vodu v kapalné formě při pokojové teplotě a přeměňují molekuly na ledové krystaly. Všimněte si, že kromě vodíkových vazeb jsou biomolekuly charakterizovány dalšími typy nekovalentních vazeb: iontovými, hydrofobními, van der Waalsovými silami, které jsou jednotlivě slabé, ale společně mají silný vliv na struktury proteinů, nukleové kyseliny, polysacharidy a buněčné membrány.
Molekuly vody a jejich ionizační produkty (H + a OH) mají výrazný vliv na struktury a vlastnosti buněčných složek, včetně nukleových kyselin, bílkovin a tuků. Kromě stabilizace struktury proteinů a nukleových kyselin se vodíkové vazby podílejí na biochemické expresi genů.
Voda jako základ vnitřního prostředí buněk a tkání určuje jejich chemickou aktivitu a je jedinečným rozpouštědlem různých látek. Voda zvyšuje stabilitu koloidních systémů a účastní se četných hydrolytických a hydrogenačních reakcí v oxidačních procesech. Voda se do těla dostává s krmivem a pitnou vodou.
Mnoho metabolických reakcí v tkáních vede k tvorbě vody, která se nazývá endogenní (8-12 % celkové tělesné tekutiny). Zdrojem endogenní tělesné vody jsou především tuky, sacharidy a bílkoviny. Oxidace 1 g tuků, sacharidů a bílkovin tedy vede k vytvoření 1,07; 0,55 a 0,41 g vody, v daném pořadí. Zvířata v pouštních podmínkách tedy dokážou nějakou dobu přežít bez nabírání vody (velbloudi i poměrně dlouho). Pes bez pitné vody zemře po 10 dnech a bez jídla po několika měsících. Ztráta 15-20% vody tělem znamená smrt zvířete.
Nízká viskozita vody určuje neustálou redistribuci tekutiny v orgánech a tkáních těla. Voda se dostává do gastrointestinálního traktu a poté je téměř všechna tato voda absorbována zpět do krve.
Transport vody buněčnými membránami probíhá rychle: 30-60 minut poté, co zvíře vodu přijme, nastane nová osmotická rovnováha mezi extracelulární a intracelulární tekutinou tkání. Objem extracelulární tekutiny má velký vliv na krevní tlak; zvýšení nebo snížení objemu extracelulární tekutiny vede k poruchám krevního oběhu.
Ke zvýšení množství vody v tkáních (hyperhydrie) dochází při pozitivní vodní bilanci (nadměrný příjem vody v důsledku narušené regulace metabolismu voda-sůl). Hyperhydrie vede k hromadění tekutiny v tkáních (edém). Dehydratace je zaznamenána při nedostatku pitné vody nebo při nadměrné ztrátě tekutin (průjem, krvácení, zvýšené pocení, hyperventilace). Ke ztrátě vody u zvířat dochází v důsledku povrchu těla, trávicího systému, dýchání, močových cest a mléka u zvířat v laktaci.
K výměně vody mezi krví a tkáněmi dochází v důsledku rozdílu hydrostatického tlaku v arteriálním a žilním oběhovém systému a také v důsledku rozdílu onkotického tlaku v krvi a tkáních. Vasopresin, hormon zadního laloku hypofýzy, zadržuje vodu v těle tím, že ji reabsorbuje v renálních tubulech. Aldosteron, hormon kůry nadledvin, zajišťuje zadržování sodíku ve tkáních a spolu s ním je zadržována voda. Potřeba vody zvířete je v průměru 35-40 g na kg tělesné hmotnosti a den.
Všimněte si, že chemikálie v těle zvířete jsou v ionizované formě, ve formě iontů. Ionty, v závislosti na znaménku náboje, jsou klasifikovány jako anionty (záporně nabitý iont) nebo kationty (kladně nabitý iont). Prvky, které disociují ve vodě za vzniku aniontů a kationtů, jsou klasifikovány jako elektrolyty. Soli alkalických kovů (NaCl, KC1, NaHC0 3), soli organických kyselin (např. laktát sodný), když se rozpustí ve vodě, zcela disociují a jsou elektrolyty. Cukry a alkoholy, které jsou snadno rozpustné ve vodě, se ve vodě nedisociují a nenesou náboj, proto jsou považovány za neelektrolyty. Množství aniontů a kationtů v tkáních těla je obecně stejné.
Ionty disociujících látek, které mají náboj, jsou orientovány kolem vodních dipólů. Kolem kationtů se nacházejí dipóly vody se svými zápornými náboji a anionty jsou obklopeny kladnými náboji vody. V tomto případě dochází k jevu elektrostatické hydratace. Vlivem hydratace je tato část vody ve tkáních ve vázaném stavu. Druhá část vody je spojena s různými buněčnými organelami, které tvoří tzv. nehybnou vodu.
Tělesné tkáně obsahují 20 základních chemických prvků ze všech přírodních prvků. Uhlík, kyslík, vodík, dusík a síra jsou základními složkami biomolekul, z nichž hmotnostně převažuje kyslík.
Chemické prvky v těle tvoří soli (minerály) a jsou součástí biologicky aktivních molekul. Biomolekuly mají nízkou molekulovou hmotnost (30-1500) nebo jsou to makromolekuly (proteiny, nukleové kyseliny, glykogen), jejichž molekulové hmotnosti jsou miliony jednotek. Jednotlivé chemické prvky (Na, K, Ca, S, P, C1) tvoří v tkáních cca 10"2 % i více (makroprvky), zatímco jiné (Fe, Co, Cu, Zn, J, Se, Ni, Mo) jsou například přítomny ve výrazně menším množství - 10" 3 -10~ 6% (mikroprvky). V těle zvířete tvoří minerální látky 1-3 % celkové tělesné hmotnosti a jsou distribuovány extrémně nerovnoměrně. V určitých orgánech může být obsah mikroelementů významný, např. jód ve štítné žláze.
Minerály se po vstřebání většího množství v tenkém střevě dostávají do jater, kde se některé z nich ukládají a jiné jsou distribuovány do různých orgánů a tkání těla. Minerály se z těla vylučují především močí a stolicí.
K výměně iontů mezi buňkami a mezibuněčnou tekutinou dochází na základě pasivního i aktivního transportu přes semipermeabilní membrány. Výsledný osmotický tlak určuje turgor buněk, udržuje elasticitu tkání a tvar orgánů. Aktivní transport iontů nebo jejich pohyb do prostředí s nižší koncentrací (proti osmotickému gradientu) vyžaduje výdej energie z molekul ATP. Aktivní transport iontů je charakteristický pro ionty Na +, Ca 2 ~ a je doprovázen nárůstem oxidačních procesů, které generují ATP.
Úlohou minerálů je udržovat určitý osmotický tlak krevní plazmy, acidobazickou rovnováhu, propustnost různých membrán, regulaci aktivity enzymů, zachování struktur biomolekul včetně proteinů a nukleových kyselin a udržení motorických a sekrečních funkcí. trávicího traktu. Proto se u mnoha poruch funkcí trávicího traktu zvířat doporučují různé kompozice minerálních solí jako terapeutické prostředky.
Důležité je jak absolutní množství, tak správný poměr v tkáních mezi určitými chemickými prvky. Zejména optimální poměr v tkáních Na:K:Cl je normálně 100:1:1,5. Výrazným rysem je „asymetrie“ v distribuci solných iontů mezi buňkou a extracelulárním prostředím tělesných tkání.
Udržování jednoho z aspektů homeostázy – rovnováhy voda-elektrolyt v těle – se provádí pomocí neuroendokrinní regulace. Vyšší autonomní centrum žízně se nachází ve ventromediálním hypotalamu. Regulace vylučování vody a elektrolytů se provádí především neurohumorální kontrolou funkce ledvin. Zvláštní roli v tomto systému hrají dva úzce související neurohormonální mechanismy – sekrece aldosteronu a (ADH). Hlavním směrem regulačního působení aldosteronu je jeho inhibiční účinek na všechny cesty vylučování sodíku a především na renální tubuly (antinatriuremický účinek). ADH udržuje rovnováhu tekutin tím, že přímo brání ledvinám ve vylučování vody (antidiuretický účinek). Mezi aktivitami aldosteronu a antidiuretickými mechanismy existuje stálý, úzký vztah. Ztráta tekutin stimuluje sekreci aldosteronu přes objemové receptory, což má za následek retenci sodíku a zvýšení koncentrace ADH. Efektorovým orgánem obou systémů jsou ledviny.
Stupeň ztráty vody a sodíku je určen mechanismy humorální regulace metabolismu voda-sůl: antidiuretický hormon hypofýzy, vasopresin a hormon nadledvinek aldosteron, které ovlivňují nejdůležitější orgán k potvrzení stálosti vody. -rovnováha soli v těle, což jsou ledviny. ADH je produkován v supraoptických a paraventrikulárních jádrech hypotalamu. Přes portálový systém hypofýzy se tento peptid dostává do zadního laloku hypofýzy, tam se koncentruje a pod vlivem nervových vzruchů vstupujících do hypofýzy se uvolňuje do krve. Cílem ADH je stěna distálních tubulů ledvin, kde zesiluje produkci hyaluronidázy, která depolymerizuje kyselinu hyaluronovou, a tím zvyšuje propustnost cévních stěn. Výsledkem je, že voda z primární moči pasivně difunduje do ledvinových buněk v důsledku osmotického gradientu mezi hyperosmotickou mezibuněčnou tekutinou těla a hypoosmolární močí. Ledviny projdou svými cévami přibližně 1000 litrů krve denně. 180 litrů primární moči je filtrováno přes glomeruly ledvin, ale pouze 1 % tekutiny filtrované ledvinami se přeměňuje na moč, 6/7 tekutiny tvořící primární moč podléhá povinné reabsorpci spolu s dalšími látkami v ní rozpuštěnými. proximální tubuly. Zbývající voda v primární moči je reabsorbována v distálních tubulech. Provádějí tvorbu primární moči v objemu a složení.
V extracelulární tekutině je osmotický tlak regulován ledvinami, které mohou vylučovat moč s koncentrací chloridu sodného v rozmezí od stopových do 340 mmol/l. Při vylučování moči chudé na chlorid sodný se osmotický tlak vlivem retence solí zvýší a při rychlém vylučování soli klesne.
Koncentraci moči řídí hormony: vasopresin (antidiuretický hormon), zvyšující reabsorpci vody, zvyšuje koncentraci soli v moči, aldosteron stimuluje reabsorpci sodíku. Produkce a sekrece těchto hormonů závisí na osmotickém tlaku a koncentraci sodíku v extracelulární tekutině. S poklesem koncentrace plazmatických solí se zvyšuje produkce aldosteronu a se zvýšením se zvyšuje retence sodíku, zvyšuje se produkce vazopresinu a klesá produkce aldosteronu. To zvyšuje reabsorpci vody a ztráty sodíku, což pomáhá snižovat osmotický tlak. Zvýšení osmotického tlaku navíc vyvolává žízeň, která zvyšuje spotřebu vody. Signály pro tvorbu vazopresinu a pocit žízně jsou iniciovány osmoreceptory v hypotalamu.
Regulace buněčného objemu a intracelulárních koncentrací iontů jsou energeticky závislé procesy zahrnující aktivní transport sodíku a draslíku přes buněčné membrány. Zdrojem energie pro aktivní transportní systémy, stejně jako u téměř každého energetického výdeje buňky, je výměna ATP. Přední enzym, sodno-draselná ATPáza, dává buňkám schopnost pumpovat sodík a draslík. Tento enzym vyžaduje hořčík a navíc vyžaduje pro maximální aktivitu současnou přítomnost sodíku i draslíku. Jedním z důsledků existence různých koncentrací draslíku a jiných iontů na opačných stranách buněčné membrány je generování rozdílu elektrického potenciálu napříč membránou.
K zajištění chodu sodíkové pumpy je spotřebována až 1/3 celkové energie uložené buňkami kosterního svalstva. Když dojde k hypoxii nebo interferenci jakýchkoli inhibitorů s metabolismem, buňka nabobtná. Mechanismem bobtnání je vstup iontů sodíku a chloru do buňky; to vede ke zvýšení intracelulární osmolarity, což zase zvyšuje obsah vody, protože následuje rozpuštěnou látku. Současná ztráta draslíku není ekvivalentní přírůstku sodíku, a proto bude výsledkem zvýšení obsahu vody.
Efektivní osmotická koncentrace (tonicita, osmolarita) extracelulární tekutiny se mění téměř paralelně s koncentrací sodíku v ní, který spolu se svými anionty zajišťuje minimálně 90 % její osmotické aktivity. Kolísání (i za patologických podmínek) draslíku a vápníku nepřesahuje několik miliekvivalentů na litr a významně neovlivňuje hodnotu osmotického tlaku.
Hypoelektrolytémie (hypoosmie, hypoosmolarita, hypotonicita) extracelulární tekutiny je pokles osmotické koncentrace pod 300 mOsm/L. To odpovídá poklesu koncentrace sodíku pod 135 mmol/l. Hyperelektrolytémie (hyperosmolarita, hypertonicita) je nadbytek osmotické koncentrace 330 mOsm/l a koncentrace sodíku 155 mmol/l.
Velké kolísání objemů tekutin v sektorech těla je způsobeno složitými biologickými procesy, které se řídí fyzikálně-chemickými zákony. V tomto případě má velký význam princip elektrické neutrality, který spočívá v tom, že součet kladných nábojů ve všech vodních prostorech se rovná součtu záporných nábojů. Neustále se vyskytující změny koncentrace elektrolytů ve vodném prostředí jsou doprovázeny změnami elektrických potenciálů s následnou obnovou. Během dynamické rovnováhy se na obou stranách biologických membrán tvoří stabilní koncentrace kationtů a aniontů. Je však třeba poznamenat, že elektrolyty nejsou jedinými osmoticky aktivními složkami tělních tekutin, které přicházejí s jídlem. Oxidace sacharidů a tuků má obvykle za následek tvorbu oxidu uhličitého a vody, které mohou být jednoduše uvolněny plícemi. Oxidací aminokyselin vzniká amoniak a močovina. Přeměna amoniaku na močovinu poskytuje lidskému tělu jeden z mechanismů detoxikace, ale zároveň se těkavé sloučeniny, které jsou potenciálně odstraňovány plícemi, přeměňují na netěkavé sloučeniny, které již musí být vyloučeny ledvinami.
Výměna vody a elektrolytů, živin, kyslíku a oxidu uhličitého a dalších konečných produktů metabolismu probíhá hlavně difúzí. Kapilární voda vyměňuje vodu s intersticiální tkání několikrát za sekundu. Kyslík a oxid uhličitý díky své rozpustnosti v lipidech volně difundují všemi kapilárními membránami; současně se předpokládá, že voda a elektrolyty procházejí drobnými póry endoteliální membrány.
7. Principy klasifikace a hlavní typy poruch vodního metabolismu.
Je třeba poznamenat, že neexistuje jediná obecně uznávaná klasifikace poruch rovnováhy voda-elektrolyt. Všechny typy poruch, v závislosti na změnách objemu vody, se obvykle dělí: se zvýšením objemu extracelulární tekutiny - vodní bilance je pozitivní (nadměrná hydratace a edém); s poklesem objemu extracelulární tekutiny - negativní vodní bilance (dehydratace). Gambirger a kol. (1952) navrhli rozdělit každou z těchto forem na extra- a intercelulární. Nadbytek a pokles celkového množství vody je vždy uvažován v souvislosti s koncentrací sodíku v extracelulární tekutině (jeho osmolarita). V závislosti na změně osmotické koncentrace se hyper- a dehydratace dělí na tři typy: izoosmolární, hypoosmolární a hyperosmolární.
Nadměrné hromadění vody v těle (nadměrná hydratace, hyperhydrie).
Izotonická hyperhydratace představuje zvýšení objemu extracelulární tekutiny bez narušení osmotického tlaku. V tomto případě nedochází k redistribuci tekutiny mezi intra- a extracelulárními sektory. Ke zvýšení celkového objemu vody v těle dochází vlivem extracelulární tekutiny. Tento stav může být důsledkem srdečního selhání, hypoproteinémie u nefrotického syndromu, kdy objem cirkulující krve zůstává konstantní díky pohybu tekuté části do intersticiálního segmentu (objeví se hmatatelné otoky končetin, může se vyvinout plicní edém). Posledně uvedené může být vážnou komplikací spojenou s parenterálním podáváním tekutiny pro terapeutické účely, infuzí velkého množství fyziologického roztoku nebo Ringerova roztoku v experimentu nebo pacientům v pooperačním období.
Hypoosmolární přehydratace nebo je otrava vodou způsobena nadměrnou akumulací vody bez odpovídající retence elektrolytů, poruchou vylučování tekutin v důsledku selhání ledvin nebo nedostatečnou sekrecí antidiuretického hormonu. Tuto poruchu lze experimentálně reprodukovat peritoneální dialýzou hypoosmotického roztoku. Otrava vodou u zvířat se také snadno rozvine při vystavení vodě po podání ADH nebo odstranění nadledvinek. U zdravých zvířat došlo k intoxikaci vodou 4-6 hodin po požití vody v dávce 50 ml/kg každých 30 minut. Objevuje se zvracení, třes, klonické a tonické křeče. Koncentrace elektrolytů, bílkovin a hemoglobinu v krvi prudce klesá, objem plazmy se zvětšuje, reakce krve se nemění. Pokračování v infuzi může vést k rozvoji kómatu a smrti zvířat.
Při otravě vodou dochází vlivem jejího zředění nadbytkem vody k poklesu osmotické koncentrace extracelulární tekutiny a dochází k hyponatrémii. Osmotický gradient mezi „intersticiem“ a buňkami způsobuje přesun části mezibuněčné vody do buněk a jejich bobtnání. Objem buněčné vody se může zvýšit o 15 %.
V klinické praxi se jevy intoxikace vodou vyskytují v případech, kdy zásoba vody převyšuje schopnost ledvin ji vylučovat. Po podání 5 a více litrů vody denně pacientovi se objevují bolesti hlavy, apatie, nevolnost a křeče v lýtkách. Otrava vodou může nastat při nadměrné konzumaci, kdy dochází ke zvýšené produkci ADH a oligurii. Po úrazech, velkých chirurgických výkonech, krevních ztrátách, podání anestetik, zejména morfia, oligurie obvykle trvá minimálně 1-2 dny. Otrava vodou může nastat v důsledku intravenózní infuze velkého množství izotonického roztoku glukózy, který je rychle spotřebován buňkami a koncentrace vstřikované tekutiny klesá. Nebezpečné je také podávání velkého množství vody při omezené funkci ledvin, ke které dochází při šoku, onemocnění ledvin s anurií a oligurií a léčbě diabetes insipidus léky na ADH. Nebezpečí intoxikace vodou vzniká při nadměrném podávání vody bez solí při léčbě toxikózy v důsledku průjmu u kojenců. Při často opakovaných klystýrech někdy dochází k nadměrnému zalévání.
Terapeutické intervence u stavů hypoosmolární hyperhydrie by měly být zaměřeny na odstranění přebytečné vody a obnovení osmotické koncentrace extracelulární tekutiny. Pokud byl nadbytek spojen s nadměrně velkým podáváním vody pacientovi s příznaky anurie, poskytuje použití umělé ledviny rychlý terapeutický efekt. Obnovení normální úrovně osmotického tlaku zavedením soli je přípustné pouze tehdy, pokud se celkové množství soli v těle sníží a existují jasné známky otravy vodou.
Hyperosomlární přehydratace projevující se zvětšením objemu tekutiny v extracelulárním prostoru při současném zvýšení osmotického tlaku v důsledku hypernatremie. Mechanismus rozvoje poruch je následující: retence sodíku není doprovázena zadržováním vody v přiměřeném objemu, extracelulární tekutina se ukazuje jako hypertonická a voda z buněk se přesouvá do extracelulárních prostorů až do osmotické rovnováhy. Příčiny poruchy jsou různé: Cushingův nebo Cohnův syndrom, pití mořské vody, traumatické poranění mozku. Pokud stav hyperosmolární přehydratace přetrvává delší dobu, může dojít k buněčné smrti centrálního nervového systému.
K dehydrataci buněk za experimentálních podmínek dochází, když jsou hypertonické roztoky elektrolytů podávány v objemech přesahujících schopnost je rychle vylučovat ledvinami. U lidí se podobná porucha vyskytuje, když je nucen pít mořskou vodu. Dochází k pohybu vody z buněk do extracelulárního prostoru, což je pociťováno jako těžký pocit žízně. V některých případech hyperosmolární hyperhydrie doprovází rozvoj edému.
K poklesu celkového objemu vody (dehydratace, hypohydrie, dehydratace, exikóza) dochází i při poklesu nebo zvýšení osmotické koncentrace extracelulární tekutiny. Nebezpečí dehydratace je riziko zhuštění krve. Závažné příznaky dehydratace se objevují po ztrátě asi jedné třetiny extracelulární vody.
Hypoosmolární dehydratace se vyvíjí v případech, kdy tělo ztrácí velké množství tekutin obsahujících elektrolyty a ztráta je nahrazena menším objemem vody bez přidání soli. K tomuto stavu dochází při opakovaném zvracení, průjmech, zvýšeném pocení, hypoaldosteronismu, polyurii (diabetes insipidus a diabetes mellitus), pokud se ztráta vody (hypotonické roztoky) částečně doplní pitím bez soli. Z hypoosmotického extracelulárního prostoru se část tekutiny řítí do buněk. Exikóza, která se vyvíjí v důsledku nedostatku soli, je tedy doprovázena intracelulárním edémem. Neexistuje žádný pocit žízně. Ztráta vody v krvi je doprovázena zvýšením hematokritu, zvýšením koncentrace hemoglobinu a bílkovin. Vyčerpání krve vodou as tím spojené snížení objemu plazmy a zvýšení viskozity významně zhoršuje krevní oběh a někdy způsobuje kolaps a smrt. Snížení srdečního výdeje také vede k selhání ledvin. Filtrační objem prudce klesá a vzniká oligurie. Moč prakticky neobsahuje chlorid sodný, což je usnadněno zvýšenou sekrecí aldosteronu v důsledku stimulace objemových receptorů. Zvyšuje se obsah zbytkového dusíku v krvi. Mohou být pozorovány vnější známky dehydratace - snížený turgor a vrásčitost kůže. Často se objevují bolesti hlavy a nedostatek chuti k jídlu. Když se děti dehydratují, rychle se objeví apatie, letargie a svalová slabost.
Deficit vody a elektrolytů při hypoosmolární hydrataci se doporučuje nahradit podáváním izosmotické nebo hypoosmotické tekutiny obsahující různé elektrolyty. Pokud není možné dostat dovnitř dostatečné množství vody, nevyhnutelná ztráta vody kůží, plícemi a ledvinami by měla být kompenzována intravenózní infuzí 0,9% roztoku chloridu sodného. Pokud již došlo k nedostatku, zvyšte podávaný objem, ne více než 3 litry denně. Hypertonický fyziologický roztok by měl být podáván pouze ve výjimečných případech, kdy dochází k nepříznivým důsledkům snížení koncentrace krevních elektrolytů, pokud ledviny nezadržují sodík a mnoho se ho ztrácí jiným způsobem, jinak může podávání nadbytku sodíku zhoršit dehydrataci. K prevenci hyperchloremické acidózy při poklesu vylučovací funkce ledvin je racionální místo chloridu sodného podávat sůl kyseliny mléčné.
Hyperosmolární dehydratace se vyvíjí v důsledku ztráty vody převyšující její zásobu a endogenní tvorby bez ztráty sodíku. Ke ztrátě vody v této formě dochází s malou ztrátou elektrolytů. K tomu může dojít při zvýšeném pocení, hyperventilaci, průjmu, polyurii, pokud se ztracené tekutiny nekompenzují pitím. K velkým ztrátám vody močí dochází při tzv. osmotické (neboli ředící) diuréze, kdy se ledvinami uvolňuje velké množství glukózy, močoviny nebo jiných dusíkatých látek, což zvyšuje koncentraci primární moči a komplikuje reabsorpci vody. . Ztráta vody v takových případech převyšuje ztrátu sodíku. Omezené podávání vody u pacientů s poruchami polykání, dále při tlumení pocitu žízně při onemocněních mozku, v komatózním stavu, u starších osob, u nedonošených novorozenců, kojenců s poškozením mozku apod. U novorozenců na 1. dne života se někdy objevuje hyperosmolární exikóza z důvodu nízké spotřeby mléka („horečka z žízně“). K hyperosmolární dehydrataci dochází u kojenců mnohem snadněji než u dospělých. Během kojeneckého věku může dojít ke ztrátě velkého množství vody s malým nebo žádným množstvím elektrolytů plícemi během horečky, mírné acidózy a dalších případů hyperventilace. U kojenců může také vzniknout nesoulad mezi rovnováhou vody a elektrolytů v důsledku nedostatečně vyvinuté koncentrační schopnosti ledvin. K retenci elektrolytů v těle dítěte dochází mnohem snadněji, zvláště při předávkování hypertonickým nebo izotonickým roztokem. U kojenců je minimální povinné vylučování vody (ledvinami, plícemi a kůží) na jednotku plochy přibližně dvakrát vyšší než u dospělých.
Převaha ztráty vody nad uvolňováním elektrolytů vede ke zvýšení osmotické koncentrace extracelulární tekutiny a pohybu vody z buněk do extracelulárního prostoru. Tím se zpomaluje zahušťování krve. Snížení objemu extracelulárního prostoru stimuluje sekreci aldosteronu. Tím se udržuje hyperosmolarita vnitřního prostředí a obnova objemu tekutin v důsledku zvýšené produkce ADH, která omezuje ztráty vody ledvinami. Hyperosmolarita extracelulární tekutiny také snižuje vylučování vody extrarenálními cestami. Nepříznivý vliv hyperosmolarity je spojen s dehydratací buněk, která způsobuje bolestivý pocit žízně, zvýšené odbourávání bílkovin a zvýšenou teplotu. Úbytek nervových buněk vede k duševním poruchám (zakalení vědomí) a poruchám dýchání. Dehydratace hyperosmolárního typu je také doprovázena poklesem tělesné hmotnosti, suchou kůží a sliznicemi, oligurií, známkami ztluštění krve a zvýšením osmotické koncentrace krve. Potlačení mechanismu žízně a rozvoje střední extracelulární hyperosmolarity v experimentu bylo dosaženo injekcí do suproptických jader hypotalamu u koček a ventromediálních jader u potkanů. Obnovení nedostatku vody a izotonie lidské tělesné tekutiny je dosaženo především zavedením hypotonického roztoku glukózy obsahujícího bazické elektrolyty.
Izotonická dehydratace lze pozorovat při abnormálně zvýšeném vylučování sodíku, nejčastěji při sekreci žláz trávicího traktu (izosmolární sekrece, jejichž denní objem činí až 65 % objemu celkové extracelulární tekutiny). Ztráta těchto izotonických tekutin nevede ke změně intracelulárního objemu (všechny ztráty jsou způsobeny extracelulárním objemem). Jejich příčinami jsou opakované zvracení, průjmy, ztráty píštělí, tvorba velkých transudátů (ascites, pleurální výpotek), ztráta krve a plazmy popáleninami, zánět pobřišnice, pankreatitida.
Regulaci vodního metabolismu provádějí neurohumorálně zejména různé části centrálního nervového systému: mozková kůra, diencephalon a medulla oblongata, sympatická a parasympatická ganglia. Podílí se také mnoho endokrinních žláz. Účinek hormonů v tomto případě spočívá v tom, že mění propustnost buněčných membrán pro vodu, čímž zajišťují její uvolňování nebo readsorpci těla, která je regulována pocitem žízně. Již při prvních příznacích zahuštění krve vzniká žízeň v důsledku reflexní excitace určitých oblastí mozkové kůry. Spotřebovaná voda se vstřebává střevní stěnou a její nadbytek nezpůsobuje ředění krve . Z krve, rychle přechází do mezibuněčných prostor volné pojivové tkáně, jater, kůže atd. Tyto tkáně slouží jako zásobárna vody v těle Jednotlivé kationty mají určitý vliv na proudění a uvolňování vody z tkání. Ionty Na + podporují vazbu proteinů koloidními částicemi, ionty K + a Ca 2+ stimulují uvolňování vody z těla.
Vasopresin neurohypofýzy (antidiuretický hormon) tedy podporuje readsorpci vody z primární moči a snižuje její vylučování z těla. Hormony kůry nadledvin – aldosteron, deoxykortikosterol – přispívají k zadržování sodíku v těle, a jelikož kationty sodíku zvyšují hydrataci tkání, zadržuje se v nich i voda. Další hormony stimulují vylučování vody ledvinami: tyroxin - hormon štítné žlázy, parathormon - hormon příštítných tělísek, androgeny a estrogeny - hormony pohlavních žláz hormony štítné žlázy stimulují vylučování vody potem žlázy Množství vody v tkáních, především volné, se zvyšuje s onemocněním ledvin, poruchou funkce kardiovaskulárního systému, hladověním bílkovin, poruchou funkce jater (cirhóza). Zvýšení obsahu vody v mezibuněčných prostorech vede k edému. Nedostatečná tvorba vazopresinu vede ke zvýšené diuréze a diabetes insipidus. Dehydratace těla je také pozorována při nedostatečné produkci aldosteronu v kůře nadledvin.
Voda a látky v ní rozpuštěné, včetně minerálních solí, vytvářejí vnitřní prostředí těla, jehož vlastnosti zůstávají konstantní nebo se přirozeným způsobem mění při změně funkčního stavu orgánů a buněk tělo jsou osmotický tlak,pH A hlasitost.
Osmotický tlak extracelulární tekutiny do značné míry závisí na soli (NaCl), která je v této tekutině obsažena v nejvyšší koncentraci. Proto je hlavní mechanismus regulace osmotického tlaku spojen se změnou rychlosti uvolňování buď vody nebo NaCl, v důsledku čehož se mění koncentrace NaCl v tkáňových tekutinách, a proto se mění i osmotický tlak. Regulace objemu probíhá současnou změnou rychlosti uvolňování vody i NaCl. Mechanismus žízně navíc reguluje spotřebu vody. Regulace pH je zajištěna selektivním uvolňováním kyselin nebo zásad v moči; V závislosti na tom se pH moči může lišit od 4,6 do 8,0. Poruchy homeostázy voda-sůl jsou spojeny s patologickými stavy, jako je dehydratace tkáně nebo edém, zvýšený nebo snížený krevní tlak, šok, acidóza a alkalóza.
Regulace osmotického tlaku a objemu extracelulární tekutiny. Vylučování vody a NaCl ledvinami je regulováno antidiuretickým hormonem a aldosteronem.
Antidiuretický hormon (vazopresin). Vasopresin je syntetizován v neuronech hypotalamu. Osmoreceptory hypotalamu při zvýšení osmotického tlaku tkáňové tekutiny stimulují uvolňování vazopresinu ze sekrečních granulí. Vasopresin zvyšuje rychlost reabsorpce vody z primární moči a tím snižuje diurézu. Moč se stává koncentrovanější. Tímto způsobem antidiuretický hormon udržuje požadovaný objem tekutin v těle, aniž by ovlivnil množství uvolněného NaCl. Snižuje se osmotický tlak extracelulární tekutiny, tj. je eliminován podnět, který způsobil uvolnění vazopresinu U některých onemocnění poškozujících hypotalamus nebo hypofýzu (nádory, poranění, infekce) se snižuje a rozvíjí syntéza a sekrece vasopresinu. diabetes insipidus.
Kromě snížení diurézy způsobuje vazopresin také zúžení arteriol a kapilár (odtud název) a následně zvýšení krevního tlaku.
Aldosteron. Tento steroidní hormon je produkován v kůře nadledvin. Sekrece se zvyšuje se snižující se koncentrací NaCl v krvi. V ledvinách aldosteron zvyšuje rychlost reabsorpce Na + (a s ním i C1) v nefronových tubulech, což způsobuje retenci NaCl v těle. Tím se odstraní podnět, který způsobil sekreci aldosteronu. Nadměrná sekrece aldosteronu vede tedy k nadměrné retenci NaCl a zvýšení osmotického tlaku extracelulární tekutiny. A to slouží jako signál pro uvolnění vazopresinu, který urychluje zpětné vstřebávání vody v ledvinách. V důsledku toho se v těle hromadí NaCl i voda; objem extracelulární tekutiny se zvyšuje při zachování normálního osmotického tlaku.
Renin-angiotensinový systém. Tento systém slouží jako hlavní mechanismus pro regulaci sekrece aldosteronu; Závisí na něm i sekrece vazopresinu Renin je proteolytický enzym syntetizovaný v juxtaglomerulárních buňkách obklopujících aferentní arteriolu renálního glomerulu.
Systém renin-angiotensin hraje důležitou roli při obnově objemu krve, který se může snížit v důsledku krvácení, nadměrného zvracení, průjmu a pocení. Vasokonstrikce angiotensinem II působí jako nouzové opatření k udržení krevního tlaku. Potom se voda a NaCl, které přicházejí s pitím a jídlem, zadržují v těle ve větší míře, než je obvyklé, což zajišťuje obnovení krevního objemu a tlaku. Poté se renin přestane uvolňovat, regulační látky již přítomné v krvi jsou zničeny a systém se vrátí do původního stavu.
Výrazné snížení objemu cirkulující tekutiny může způsobit nebezpečné narušení prokrvení tkání dříve, než regulační systémy obnoví krevní tlak a objem. V tomto případě jsou narušeny funkce všech orgánů a především mozku; nastává stav zvaný šok. Při vzniku šoku (stejně jako edému) se významnou měrou podílejí změny normální distribuce tekutiny a albuminu mezi krevním řečištěm a mezibuněčným prostorem Vazopresin a aldosteron se podílejí na regulaci rovnováhy voda-sůl, působí na úrovni nefronových tubulů - mění rychlost zpětného vstřebávání složek primární moči.
Metabolismus voda-sůl a sekrece trávicích šťáv. Objem denní sekrece všech trávicích žláz je poměrně velký. Za normálních podmínek se voda z těchto tekutin znovu vstřebává ve střevech; profuzní zvracení a průjem mohou způsobit významné snížení objemu extracelulární tekutiny a dehydrataci tkání. Významná ztráta tekutiny trávicími šťávami má za následek zvýšení koncentrace albuminu v krevní plazmě a mezibuněčné tekutině, protože albumin není vylučován sekrety; z tohoto důvodu se zvyšuje osmotický tlak mezibuněčné tekutiny, voda z buněk začíná přecházet do mezibuněčné tekutiny a dochází k narušení funkcí buněk. Vysoký osmotický tlak extracelulární tekutiny také vede ke snížení až zastavení tvorby moči , a pokud voda a soli nejsou dodávány zvenčí, zvíře upadne do kómatu.
Voda je nejdůležitější složkou živého organismu. Organismy nemohou existovat bez vody. Bez vody člověk umírá za necelý týden, zatímco bez jídla, ale přijímajícího vodu, může žít déle než měsíc. Ztráta 20 % vody v těle vede ke smrti. Obsah vody v těle tvoří 2/3 tělesné hmotnosti a mění se s věkem. Množství vody v různých tkáních se liší. Denní potřeba vody člověka je přibližně 2,5 litru. Tato potřeba vody je uspokojena zaváděním tekutin a potravin do těla. Tato voda je považována za exogenní. Voda, která vzniká v důsledku oxidačního rozkladu bílkovin, tuků a sacharidů v těle, se nazývá endogenní.Voda je prostředí, ve kterém probíhá většina metabolických reakcí. Přímo se podílí na metabolismu. Voda hraje určitou roli v procesech termoregulace těla. Pomocí vody jsou do tkání a buněk dodávány živiny a odváděny z nich konečné produkty metabolismu.
Vylučování vody z těla se provádí ledvinami - 1,2-1,5 l, kůží - 0,5 l, plícemi - 0,2-0,3 l. Výměna vody je regulována neurohormonálním systémem. Zadržování vody v těle podporují hormony kůry nadledvin (kortizon, aldosteron) a hormon zadního laloku hypofýzy vazopresin. Hormon štítné žlázy tyroxin zvyšuje vylučování vody z těla.
^
METABOLISMUS MINERÁLŮ
Minerální soli patří mezi základní potravinové látky. Minerální prvky nemají nutriční hodnotu, ale tělo je potřebuje jako látky podílející se na regulaci metabolismu, udržování osmotického tlaku a zajišťování stálého pH intra- a extracelulární tekutiny těla. Mnoho minerálních prvků je strukturálními složkami enzymů a vitamínů.
Složení lidských a zvířecích orgánů a tkání zahrnuje makroprvky a mikroprvky. Ty jsou v těle obsaženy ve velmi malých množstvích. V různých živých organismech, stejně jako v lidském těle, se kyslík, uhlík, vodík a dusík nacházejí v největším množství. Tyto prvky, stejně jako fosfor a síra, jsou součástí živých buněk ve formě různých sloučenin. Mezi makroprvky dále patří sodík, draslík, vápník, chlór a hořčík. V těle zvířat byly nalezeny tyto mikroprvky: měď, mangan, jód, molybden, zinek, fluor, kobalt aj. Mezi makro- a mikroprvky zaujímá železo.
Minerály se do těla dostávají pouze s jídlem. Poté přes střevní sliznici a cévy do portální žíly a jater. Játra si uchovávají některé minerály: sodík, železo, fosfor. Železo je součástí hemoglobinu, podílí se na přenosu kyslíku a také na složení redoxních enzymů. Vápník je součástí kostní tkáně a dodává jí pevnost. Kromě toho hraje důležitou roli při srážení krve. Fosfor, který se nachází kromě volného (anorganického) ve sloučeninách s bílkovinami, tuky a sacharidy, je pro tělo velmi užitečný. Hořčík reguluje nervosvalovou dráždivost a aktivuje mnoho enzymů. Kobalt je součástí vitaminu B12. Jód se podílí na tvorbě hormonů štítné žlázy. Fluor se nachází v zubních tkáních. Sodík a draslík mají velký význam pro udržení osmotického tlaku krve.
Metabolismus minerálních látek úzce souvisí s metabolismem organických látek (bílkoviny, nukleové kyseliny, sacharidy, lipidy). Například ionty kobaltu, manganu, hořčíku a železa jsou nezbytné pro normální metabolismus aminokyselin. Ionty chlóru aktivují amylázu. Ionty vápníku mají aktivační účinek na lipázu. Oxidace mastných kyselin probíhá intenzivněji v přítomnosti iontů mědi a železa.
^
KAPITOLA 12. VITAMÍNY
Vitamíny jsou nízkomolekulární organické sloučeniny, které jsou nezbytnou složkou potravy. Nejsou syntetizovány u zvířat. Hlavním zdrojem pro lidské tělo a zvířata je rostlinná potrava.
Vitamíny jsou biologicky aktivní látky. Jejich nepřítomnost nebo nedostatek jídla je doprovázeno prudkým narušením životně důležitých procesů, což vede k výskytu závažných onemocnění. Potřeba vitamínů je dána tím, že mnohé z nich jsou součástí enzymů a koenzymů.
Vitamíny jsou svou chemickou strukturou velmi rozmanité. Dělí se do dvou skupin: rozpustné ve vodě a rozpustné v tucích.
^ VITAMÍNY ROZPUSTNÉ VODOU
1. Vitamin B 1 (thiamin, aneurin). Jeho chemická struktura je charakterizována přítomností aminové skupiny a atomu síry. Přítomnost alkoholové skupiny ve vitaminu B1 umožňuje tvorbu esterů s kyselinami. Spojením se dvěma molekulami kyseliny fosforečné tvoří thiamin ester thiamindifosfát, což je koenzymová forma vitaminu. Thiamindifosfát je koenzym dekarboxyláz, které katalyzují dekarboxylaci α-ketokyselin. Při absenci nebo nedostatečném příjmu vitaminu B1 do těla se metabolismus sacharidů stává nemožným. K porušení dochází ve fázi využití kyseliny pyrohroznové a kyseliny α-ketoglutarové.
2. Vitamin B 2 (riboflavin). Tento vitamín je methylovaný derivát isoaloxazinu vázaný na 5-sytný alkohol ribitol.
V těle je riboflavin ve formě esteru s kyselinou fosforečnou součástí prostetické skupiny flavinových enzymů (FMN, FAD), které katalyzují biologické oxidační procesy zajišťující přenos vodíku v dýchacím řetězci a reakce syntéza a odbourávání mastných kyselin.
3. Vitamin B 3 (kyselina pantotenová). Kyselina pantotenová se skládá z -alaninu a kyseliny dioxydimethylmáselné, spojených peptidovou vazbou. Biologický význam kyseliny pantotenové je v tom, že je součástí koenzymu A, který hraje obrovskou roli v metabolismu sacharidů, tuků a bílkovin.
4. Vitamin B 6 (pyridoxin). Chemickou povahou je vitamin B6 derivátem pyridinu. Fosforylovaný derivát pyridoxinu je koenzym enzymů, které katalyzují reakce metabolismu aminokyselin.
5. Vitamin B 12 (kobalamin). Chemická struktura vitaminu je velmi složitá. Obsahuje čtyři pyrrolové kruhy. Uprostřed je atom kobaltu navázaný na dusík pyrrolových kruhů.
Vitamin B 12 hraje velkou roli při přenosu methylových skupin a také při syntéze nukleových kyselin.
6. Vitamin PP (kyselina nikotinová a její amid). Kyselina nikotinová je derivát pyridinu.
Amid kyseliny nikotinové je nedílnou součástí koenzymů NAD + a NADP +, které jsou součástí dehydrogenáz.
7. Kyselina listová (vitamín B c). Izolované z listů špenátu (latinsky folium - list). Kyselina listová obsahuje kyselinu para-aminobenzoovou a kyselinu glutamovou. Kyselina listová hraje důležitou roli v metabolismu nukleových kyselin a syntéze bílkovin.
8. Kyselina para-aminobenzoová. Hraje velkou roli při syntéze kyseliny listové.
9. Biotin (vitamín H). Biotin je součástí enzymu, který katalyzuje proces karboxylace (přidání CO 2 do uhlíkového řetězce). Biotin je nezbytný pro syntézu mastných kyselin a purinů.
10. Vitamin C (kyselina askorbová). Chemická struktura kyseliny askorbové je blízká hexózám. Zvláštností této sloučeniny je její schopnost podstoupit reverzibilní oxidaci za vzniku kyseliny dehydroaskorbové. Obě tyto sloučeniny mají vitamínovou aktivitu. Kyselina askorbová se účastní redoxních procesů v těle, chrání skupinu SH enzymů před oxidací a má schopnost odvodňovat toxiny.
^ VITAMÍNY ROZPUSTNÉ V TUKU
Do této skupiny patří vitamíny skupin A, D, E, K- atd.
1. Vitamíny skupiny A. Vitamín A 1 (retinol, antixeroftalmikum) je svou chemickou podstatou blízký karotenům. Je to cyklický jednosytný alkohol .
2. Vitamíny skupiny D (antirachitický vitamín). Svou chemickou strukturou se vitamíny skupiny D blíží sterolům. Vitamin D 2 se tvoří z ergosterolu v kvasinkách a vitamin D 3 se tvoří ze 7-de-hydrocholesterolu v živočišných tkáních vlivem ultrafialového záření.
3. Vitamíny skupiny E (, , -tokoferoly). K hlavním změnám při nedostatku vitaminu E dochází v reprodukčním systému (ztráta schopnosti nést plod, degenerativní změny spermií). Nedostatek vitaminu E zároveň způsobuje poškození celé řady tkání.
4. Vitamíny skupiny K. Vitamíny této skupiny (K 1 a K 2) patří podle chemické struktury mezi naftochinony. Charakteristickým znakem nedostatku vitaminu K je výskyt podkožního, intramuskulárního a jiného krvácení a poruchy srážlivosti krve. Důvodem je porušení syntézy proteinu protrombinu, složky systému srážení krve.
ANTIVITAMÍNY
Antivitaminy jsou antagonisty vitaminů: Často jsou tyto látky svou strukturou velmi blízké odpovídajícím vitaminům a jejich působení je pak založeno na „konkurenčním“ vytěsňování odpovídajícího vitaminu z jeho komplexu v enzymatickém systému antivitaminem. V důsledku toho se vytvoří „neaktivní“ enzym, naruší se metabolismus a dojde k vážnému onemocnění. Například sulfonamidy jsou antivitaminy kyseliny para-aminobenzoové. Antivitamin vitaminu B 1 je pyrithiamin.Existují také strukturálně odlišné antivitaminy, které jsou schopny vitaminy vázat, čímž je zbavují vitaminové aktivity.
^
KAPITOLA 13. HORMONY
Hormony, stejně jako vitamíny, jsou biologicky aktivní látky a jsou regulátory metabolismu a fyziologických funkcí. Jejich regulační role se redukuje na aktivaci či inhibici enzymových systémů, změny permeability biologických membrán a transportu látek přes ně, stimulaci či posílení různých biosyntetických procesů včetně syntézy enzymů.
Hormony jsou produkovány v endokrinních žlázách, které nemají vylučovací cesty a vylučují své sekrety přímo do krevního řečiště. Mezi endokrinní žlázy patří štítná žláza, příštítná tělíska (v blízkosti štítné žlázy), pohlavní žlázy, nadledvinky, hypofýza, slinivka a brzlík.
Nemoci, ke kterým dochází při narušení funkcí té či oné žlázy s vnitřní sekrecí, jsou důsledkem buď její hypofunkce (snížená sekrece hormonů) nebo hyperfunkce (nadměrná sekrece hormonů).
Hormony lze na základě jejich chemické struktury rozdělit do tří skupin: proteinové hormony; hormony odvozené od aminokyseliny tyrosinu a hormony se steroidní strukturou.
^ PROTEINOVÉ HORMONY
Patří mezi ně hormony slinivky břišní, přední hypofýzy a příštítných tělísek.
Na regulaci metabolismu sacharidů se podílejí hormony slinivky břišní – inzulin a glukagon. Ve svém působení jsou si navzájem antagonisty. Inzulin snižuje a glukagon zvyšuje hladinu cukru v krvi.
Hormony hypofýzy regulují činnost mnoha dalších endokrinních žláz. Tyto zahrnují:
Somatotropní hormon (GH) - růstový hormon, stimuluje růst buněk, zvyšuje úroveň biosyntetických procesů;
Hormon stimulující štítnou žlázu (TSH) – stimuluje činnost štítné žlázy;
Adrenokortikotropní hormon (ACTH) – reguluje biosyntézu kortikosteroidů kůrou nadledvin;
Gonadotropní hormony regulují funkci gonád.
^ HORMONY ŘADY TYROSINŮ
Patří mezi ně hormony štítné žlázy a hormony dřeně nadledvin. Hlavní hormony štítné žlázy jsou tyroxin a trijodtyronin. Tyto hormony jsou jodované deriváty aminokyseliny tyrosinu. Při hypofunkci štítné žlázy se metabolické procesy snižují. Hyperfunkce štítné žlázy vede ke zvýšení bazálního metabolismu.
Dřeň nadledvin produkuje dva hormony, adrenalin a norepinefrin. Tyto látky zvyšují krevní tlak. Adrenalin má významný vliv na metabolismus sacharidů – zvyšuje hladinu glukózy v krvi.
^ STEROIDNÍ HORMONY
Tato třída zahrnuje hormony produkované kůrou nadledvin a gonádami (vaječníky a varlata). Chemickou povahou jsou to steroidy. Kůra nadledvin produkuje kortikosteroidy, obsahují atom C 21. Dělí se na mineralokortikoidy, z nichž nejaktivnější jsou aldosteron a deoxykortikosteron. a glukokortikoidy - kortizol (hydrokortison), kortison a kortikosteron. Glukokortikoidy mají velký vliv na metabolismus sacharidů a bílkovin. Mineralokortikoidy regulují především metabolismus vody a minerálních látek.
Existují mužské (androgeny) a ženské (estrogeny) pohlavní hormony. První z nich jsou C19- a druhé C18-steroidy. Androgeny zahrnují testosteron, androstendion atd. a estrogeny zahrnují estradiol, estron a estriol. Nejaktivnější jsou testosteron a estradiol. Pohlavní hormony určují normální pohlavní vývoj, tvorbu sekundárních pohlavních znaků a ovlivňují metabolismus.
^ KAPITOLA 14. BIOCHEMICKÉ ZÁKLADY RACIONÁLNÍ VÝŽIVY
V problematice výživy lze rozlišit tři vzájemně související úseky: racionální výživu, léčebný a léčebně-profylaktický. Základem je tzv. racionální výživa, neboť je postavena s ohledem na potřeby zdravého člověka v závislosti na věku, profesi, klimatických a dalších podmínkách. Základem vyvážené stravy je vyváženost a správná strava. Racionální výživa je prostředkem k normalizaci stavu těla a udržení jeho vysoké pracovní kapacity.
Sacharidy, bílkoviny, tuky, aminokyseliny, vitamíny a minerály vstupují do lidského těla s jídlem. Potřeba těchto látek je různá a je dána fyziologickým stavem organismu. Rostoucí tělo potřebuje více jídla. Člověk, který se věnuje sportu nebo fyzické práci, vydává velké množství energie, a proto také potřebuje více jídla než člověk se sedavým zaměstnáním.
V lidské výživě by množství bílkovin, tuků a sacharidů mělo být v poměru 1:1:4, tj. na 1 g bílkovin zkonzumujte 1 g tuku a 4 g sacharidů. Bílkoviny by měly představovat asi 14 % denního příjmu kalorií, tuky asi 31 % a sacharidy asi 55 %.
V současné fázi rozvoje vědy o výživě nestačí vycházet pouze z celkové spotřeby živin. Velmi důležité je stanovení podílu základních složek potravy ve stravě (esenciální aminokyseliny, nenasycené mastné kyseliny, vitamíny, minerály atd.). Moderní učení o lidských potřebách potravin je vyjádřeno konceptem vyvážené stravy. Zajištění normální životní aktivity je podle této koncepce možné nejen dodáním tělu dostatečného množství energie a bílkovin, ale také sledováním poměrně složitých vztahů mezi řadou nenahraditelných nutričních faktorů, které jsou schopny uplatnit maximum svých příznivých biologických účinků. v těle. Zákon vyvážené výživy je založen na představách o kvantitativních a kvalitativních aspektech procesů asimilace potravy v těle, tedy celého souhrnu metabolických enzymatických reakcí.
Institut výživy Akademie lékařských věd SSSR vyvinul průměrné údaje o nutričních potřebách dospělého. Hlavně při určování optimálních poměrů jednotlivých živin je právě tento poměr živin v průměru nezbytný pro udržení normálního fungování dospělého člověka. Při přípravě obecných diet a hodnocení jednotlivých produktů je proto nutné se na tyto poměry zaměřit. Je důležité si uvědomit, že nejen nedostatek jednotlivých podstatných faktorů škodí, ale nebezpečný je i jejich nadbytek. Důvod toxicity nadbytku esenciálních živin je pravděpodobně spojen s nerovnováhou ve stravě, která následně vede k narušení biochemické homeostázy (nestálosti složení a vlastností vnitřního prostředí) organismu a k narušení buněčné výživa.
Danou nutriční rovnováhu lze jen stěží přenést, aniž by se změnila nutriční struktura lidí v různých pracovních a životních podmínkách, lidí různého věku a pohlaví atd. Na základě skutečnosti, že rozdíly v energetických a nutričních potřebách vycházejí z charakteristik, průběh metabolické procesy a jejich hormonální a nervovou regulaci, je nutné u osob různého věku a pohlaví, stejně jako u osob s výraznými odchylkami od průměrných ukazatelů normálního enzymatického stavu, provést určité úpravy obvyklé prezentace vyvážené výživy. .
Ústav výživy Akademie lékařských věd SSSR navrhl normy pro
výpočet optimálních diet pro obyvatelstvo naší země.
Tyto diety se liší podle tří klimatických podmínek
zóny: severní, střední a jižní. Nedávné vědecké údaje však naznačují, že takové rozdělení dnes nemůže být uspokojivé. Nedávné studie ukázaly, že v naší zemi musí být sever rozdělen na dvě zóny: evropskou a asijskou. Tyto zóny se od sebe výrazně liší v klimatických podmínkách. V Institutu klinické a experimentální medicíny Sibiřské pobočky Akademie lékařských věd SSSR (Novosibirsk) se v důsledku dlouhodobých studií ukázalo, že v podmínkách asijského severu metabolismus bílkovin, tuků, sacharidů, vitamínů, makro- a mikroprvků je restrukturalizována, a proto je potřeba vyjasnit normy lidské výživy s přihlédnutím ke změnám v metabolismu. V současné době probíhá ve velkém měřítku výzkum v oblasti racionalizace výživy obyvatel Sibiře a Dálného východu. Primární roli při studiu této problematiky má biochemický výzkum.
