Гомеоста́з (др.-греч. ὁμοιοστάσις от ὁμοιος — одинаковый, подобный и στάσις — стояние, неподвижность) — саморегуляция, способность открытой системы сохранять постоянство своего внутреннего состояния посредством скоординированных реакций, направленных на поддержание динамического равновесия. Стремление системы воспроизводить себя, восстанавливать утраченное равновесие, преодолевать сопротивление внешней среды.

Гомеостаз популяции — способность популяции поддерживать определённую численность своих особей длительное время.

Американский физиолог Уолтер Кеннон (Walter B. Cannon) в 1932 году в своей книге «The Wisdom of the Body» («Мудрость тела») предложил этот термин как название для «координированных физиологических процессов, которые поддерживают большинство устойчивых состояний организма». В дальнейшем этот термин распространился на способность динамически сохранять постоянство своего внутреннего состояния любой открытой системы. Однако представление о постоянстве внутренней среды было сформулировано ещё в 1878 году французским учёным Клодом Бернаром.

  • 1 Общие сведения
  • 2 Свойства гомеостаза
  • 3 Механизмы гомеостаза: обратная связь
  • 4 Экологический гомеостаз
  • 5 Биологический гомеостаз
    • 5.1 Клеточный гомеостаз
    • 5.2 Гомеостаз в организме человека

  • 6 Другие сферы
  • 7 Примеры
  • 8 См. также

Общие сведения

Термин «гомеостаз» чаще всего применяется в биологии. Многоклеточным организмам для существования необходимо сохранять постоянство внутренней среды. Многие экологи убеждены, что этот принцип применим также и к внешней среде. Если система неспособна восстановить свой баланс, она может в итоге перестать функционировать.

Комплексные системы — например, организм человека — должны обладать гомеостазом, чтобы сохранять стабильность и существовать. Эти системы не только должны стремиться выжить, им также приходится адаптироваться к изменениям среды и развиваться.

Свойства гомеостаза

Гомеостатические системы обладают следующими свойствами:

  • Нестабильность системы: тестирует, каким образом ей лучше приспособиться.
  • Стремление к равновесию: вся внутренняя, структурная и функциональная организация систем способствует сохранению баланса.
  • Непредсказуемость: результирующий эффект от определённого действия зачастую может отличаться от того, который ожидался.

Примеры гомеостаза у млекопитающих:

  • Регуляция количества микронутриентов и воды в теле — осморегуляция. Осуществляется в почках.
  • Удаление отходов процесса обмена веществ — выделение. Осуществляется экзокринными органами — почками, лёгкими, потовыми железами и желудочно-кишечным трактом.
  • Регуляция температуры тела. Понижение температуры через потоотделение, разнообразные терморегулирующие реакции.
  • Регуляция уровня глюкозы в крови. В основном осуществляется печенью, инсулином и глюкагоном, выделяемыми поджелудочной железой.

Важно отметить, что, хотя организм находится в равновесии, его физиологическое состояние может быть динамическим. Во многих организмах наблюдаются эндогенные изменения в форме циркадного, ультрадианного и инфрадианного ритмов. Так, даже находясь в гомеостазе, температура тела, кровяное давление, частота сердечных сокращений и большинство метаболических индикаторов не всегда находятся на постоянном уровне, но изменяются в течение времени.

Механизмы гомеостаза: обратная связь

Когда происходит изменение в переменных, наблюдаются два основных типа обратной связи, на которые реагирует система:

  1. Отрицательная обратная связь, выражающаяся в реакции, при которой система отвечает так, чтобы изменить направление изменения на противоположное. Так как обратная связь служит сохранению постоянства системы, это позволяет соблюдать гомеостаз.

    • Например, когда концентрация углекислого газа в организме человека увеличивается, лёгким приходит сигнал к увеличению их активности и выдыханию большего количество углекислого газа.
    • Терморегуляция — другой пример отрицательной обратной связи. Когда температура тела повышается (или понижается) терморецепторы в коже и гипоталамусе регистрируют изменение, вызывая сигнал из мозга. Данный сигнал, в свою очередь, вызывает ответ — понижение температуры (или повышение).
  2. Положительная обратная связь, которая выражается в усилении изменения переменной. Она оказывает дестабилизирующий эффект, поэтому не приводит к гомеостазу. Положительная обратная связь реже встречается в естественных системах, но также имеет своё применение.
    • Например, в нервах пороговый электрический потенциал вызывает генерацию намного большего потенциала действия. Свёртывание крови и события при рождении можно привести в качестве других примеров положительной обратной связи.

Устойчивым системам необходимы комбинации из обоих типов обратной связи. Тогда как отрицательная обратная связь позволяет вернуться к гомеостатическому состоянию, положительная обратная связь используется для перехода к совершенно новому (и, вполне может быть, менее желанному) состоянию гомеостаза, — такая ситуация называется «метастабильность». Такие катастрофические изменения могут происходить, например, с увеличением питательных веществ в реках с прозрачной водой, что приводит к гомеостатическому состоянию высокой эвтрофикации (зарастание русла водорослями) и замутнению.

Экологический гомеостаз

iv>

Экологический гомеостаз наблюдается в климаксовых сообществах с максимально возможным биоразнообразием при благоприятных условиях среды.

В нарушенных экосистемах, или субклимаксовых биологических сообществах — как, например, остров Кракатау, после сильного извержения вулкана в 1883 — состояние гомеостаза предыдущей лесной климаксовой экосистемы было уничтожено, как и вся жизнь на этом острове. Кракатау за годы после извержения прошёл цепь экологических изменений, в которых новые виды растений и животных сменяли друг друга, что привело к биологической вариативности и в результате климаксовому сообществу. Экологическая сукцессия на Кракатау осуществилась за несколько этапов. Полная цепь сукцессий, приведшая к климаксу, называется присерией. В примере с Кракатау на этом острове образовалось климаксовое сообщество с восемью тысячами различных видов, зарегистрированных в 1983, спустя сто лет с того времени, как извержение уничтожило на нём жизнь. Данные подтверждают, что положение сохраняется в гомеостазе в течение некоторого времени, при этом появление новых видов очень быстро приводит к быстрому исчезновению старых.

Случай с Кракатау и другими нарушенными или нетронутыми экосистемами показывает, что первоначальная колонизация пионерными видами осуществляется через стратегии воспроизведения, основанные на положительной обратной связи, при которых виды расселяются, производя на свет как можно больше потомства, но при этом практически не вкладываясь в успех каждого отдельного.


таких видах наблюдается стремительное развитие и столь же стремительный крах (например, через эпидемию). Когда экосистема приближается к климаксу, такие виды заменяются более сложными климаксовыми видами, которые через отрицательную обратную связь адаптируются к специфическим условиям окружающей их среды. Эти виды тщательно контролируются потенциальной ёмкостью экосистемы и следуют иной стратегии — произведению на свет меньшего потомства, в репродуктивный успех которого в условиях микросреды его специфической экологической ниши вкладывается больше энергии.

Развитие начинается с пионер-сообщества и заканчивается на климаксовом сообществе. Это климаксовое сообщество образуется, когда флора и фауна пришла в баланс с местной средой.

Подобные экосистемы формируют гетерархии, в которых гомеостаз на одном уровне способствует гомеостатическим процессам на другом комплексном уровне. К примеру, потеря листьев у зрелого тропического дерева даёт место для новой поросли и обогащает почву. В равной степени тропическое дерево уменьшает доступ света на низшие уровни и помогает предотвратить инвазию других видов. Но и деревья падают на землю и развитие леса зависит от постоянной смены деревьев, круговорота питательных веществ, осуществляемого бактериями, насекомыми, грибами.

>
ожим образом такие леса способствуют экологическим процессам — таким, как регуляция микроклиматов или гидрологических циклов экосистемы, а несколько разных экосистем могут взаимодействовать для поддержания гомеостаза речного дренажа в рамках биологического региона. Вариативность биорегионов так же играет роль в гомеостатической стабильности биологического региона, или биома.

Биологический гомеостаз

Гомеостаз выступает в роли фундаментальной характеристики живых организмов и понимается как поддержание внутренней среды в допустимых пределах.

Внутренняя среда организма включает в себя организменные жидкости — плазму крови, лимфу, межклеточное вещество и цереброспинальную жидкость. Сохранение стабильности этих жидкостей жизненно важно для организмов, тогда как её отсутствие приводит к повреждению генетического материала.

В отношении любого параметра организмы делятся на конформационные и регуляторные. Регуляторные организмы сохраняют параметр на постоянном уровне, независимо от того, что происходит в среде. Конформационные организмы позволяют окружающей среде определять параметр. Например, теплокровные животные сохраняют постоянную температуру тела, тогда как холоднокровные демонстрируют широкий диапазон температур.

Речь не идёт о том, что конформационные организмы не обладают поведенческими приспособлениями, позволяющими им в некоторой степени регулировать взятый параметр. Рептилии, к примеру, часто сидят на нагретых камнях утром, чтобы повысить температуру тела.


Преимущество гомеостатической регуляции состоит в том, что она позволяет организму функционировать более эффективно. Например, холоднокровные животные, как правило, становятся вялыми при низких температурах, тогда как теплокровные почти так же активны, как и всегда. С другой стороны, регуляция требует энергии. Причина, почему некоторые змеи могут есть только раз в неделю, состоит в том, что они тратят намного меньше энергии для поддержания гомеостаза, чем млекопитающие.

Клеточный гомеостаз

Регуляция химической деятельности клетки достигается с помощью ряда процессов, среди которых особое значение имеет изменение структуры самой цитоплазмы, а также структуры и активности ферментов. Авторегуляция зависит от температуры, степени кислотности, концентрации субстрата, присутствия некоторых макро- и микроэлементов.

Гомеостаз в организме человека

Разные факторы влияют на способность жидкостей организма поддерживать жизнь. В их числе такие параметры, как температура, солёность, кислотность и концентрация питательных веществ — глюкозы, различных ионов, кислорода, и отходов — углекислого газа и мочи. Так как эти параметры влияют на химические реакции, которые сохраняют организм живым, существуют встроенные физиологические механизмы для поддержания их на необходимом уровне.

Гомеостаз нельзя считать причиной процессов этих бессознательных адаптаций. Его следует воспринимать как общую характеристику многих нормальных процессов, действующих совместно, а не как их первопричину. Более того, существует множество биологических явлений, которые не подходят под эту модель — например, анаболизм.

Другие сферы


Понятие «гомеостаз» используется также и в других сферах.

Актуарий может говорить о рисковом гомеостазе, при котором, к примеру, люди, у которых на машине установлены незаклинивающие тормоза, не находятся в более безопасном положении по сравнению с теми, у кого они не установлены, потому что эти люди бессознательно компенсируют более безопасный автомобиль рискованной ездой. Это происходит потому, что некоторые удерживающие механизмы — например, страх — перестают действовать.

Социологи и психологи могут говорить о стрессовом гомеостазе — стремлении популяции или индивида оставаться на определённом стрессовом уровне, зачастую искусственно вызывая стресс, если «естественного» уровня стресса недостаточно.

Примеры

  • Терморегуляция
    • Может начаться дрожание скелетных мышц, если слишком низкая температура тела.
    • Иной вид термогенеза включает расщепление жиров для выделения тепла.
    • Потоотделение охлаждает тело посредством испарения.
  • Химическая регуляция
    • Поджелудочная железа секретирует инсулин и глюкагон для контроля уровня глюкозы в крови.
    • Лёгкие получают кислород, выделяют углекислый газ.
    • Почки выделяют мочу и регулируют уровень воды и ряда ионов в организме.

Многие из этих органов контролируются гормонами гипоталамо-гипофизарной системы.

Источник: dic.academic.ru

Система крови и ее функции

Представление о крови как системе создал Г.Ф. Ланг в 1939 г. В эту систему он включил четыре части:

  • периферическая кровь, циркулирующая по сосудам;
  • органы кроветворения (красный костный мозг, лимфатические узлы и селезенка);
  • органы кроверазрушения;
  • реулирующий нейрогуморальный аппарат.

Функции крови

Кровь и ее функцииТранспортная функция — заключается в транспорте различных веществ (энергии и информации, в них заключенных) и тепла в пределах организма. Кровью осуществляются также транспорт гормонов, других сигнальных молекул и биологически активных веществ.

Дыхательная функция — переносит дыхательные газы — кислород (02) и углекислый газ (СО?) — как в физически растворенном, так и химически связанном виде. Кислород доставляется от легких к потребляющим его клеткам органов и тканей, а углекислый газ — наоборот от клеток к легким.


Питательная функция — кровь обеспечивает все клетки организма питательными веществами: глюкозой, аминокислотами, жирами, витаминами, минеральными веществами, водой; переносит также питательные вещества от органов, где они всасываются или депонируются, к месту их потребления.

Выделительная (экскреторная) функция — при биологическом окислении питательных веществ, в клетках образуются, кроме СО2, другие конечные продукты обмена (мочевина, мочевая кислота), которые транспортируются кровью к выделительным органам: почкам, легким, потовым железам, кишечнику.

Терморегулирующая функция — благодаря своей высокой теплоемкости кровь обеспечивает перенос тепла и его перераспределение в организме. Кровью переносится около 70% тепла, образующегося во внутренних органах в кожу и легкие, что обеспечивает рассеяние ими тепла в окружающую среду. В организме имеются механизмы, которые обеспечивают быстрое сужение сосудов кожи при понижении температуры окружающего воздуха и расширение сосудов при повышении. Это приводит к уменьшению или увеличению потери тепла, так как плазма состоит на 90-92% из воды и обладает вследствие этого высокой теплопроводностью и удельной теплоемкостью.

Гомеостатическая функция — кровь участвует в водно-солевом обмене в организме, поддерживает стабильность ряда констант гомеостаза — рН, осмотического давления и др.; обеспечение водно-солевого обмена между кровью и тканями — в артериальной части капилляров жидкость и соли поступают в ткани, а в венозной части капилляров возвращаются в кровь.

Защитная функция заключается прежде всего в обеспечении иммунных реакций, а также создании кровяных и тканевых барьеров против чужеродных веществ, микроорганизмов, дефектных клеток собственного организма. Вторым проявлением защитной функции крови являетcя ее участие в поддержании своего жидкого агрегатного состояния (текучести), а также остановке кровотечения при повреждении стенок сосудов и восстановлении их проходимости после репарации дефектов.

Осуществление креаторных связей. Макромолекулы, переносимые плазмой и форменными элементами крови, осуществляют межклеточную передачу информации, обеспечивающую регуляцию внутриклеточных процессов синтеза белков, сохранение степени дифференцированности клеток, восстановление и поддержание структуры тканей.

Кровь — общие сведения

Улучшение деятельности системы кровообращенияКровь состоит из жидкой части — плазмы и взвешенных в ней клеток (форменных элементов): эритроцитов (красных кровяных телец), лейкоцитов (белых кровяных телец) и тромбоцитов (кровяных пластинок).

Между плазмой и форменными элементами крови существуют определенные объемные соотношения. Установлено, что на долю форменных элементов приходится 40-45%, крови, а на долю плазмы — 55-60%.

Общее количество крови в организме взрослого человека в норме составляет 6-8 % массы тела, т.е. примерно 4,5-6 л. Объем циркулирующей крови относительно постоянен, несмотря на непрерывное всасывание воды из желудка и кишечника. Это объясняется строгим балансом между поступлением и выделением воды из организма.

Если вязкость воды принять за единицу, то вязкость плазмы крови равна 1,7-2,2, а вязкость цельной крови — около 5. Вязкость крови обусловлена наличием белков и особенно эритроцитов, которые при своем движении преодолевают силы внешнего и внутреннего трения. Вязкость увеличивается при сгущении крови, т.е. потере воды (например, при поносах или обильном потении), а также при возрастании количества эритроцитов в крови.

Плазма крови содержит 90-92% воды и 8-10% сухого вещества, главным образом, белков и солей. В плазме находится ряд белков, отличающихся по своим свойствам и функциональному значению, — альбумины (около 4,5%), глобулины (2-3%) и фибриноген (0,2-0,4%). Общее количество белка в плазме крови человека составляет 7-8 %. Остальная часть плотного остатка плазмы приходится на долю других органических соединений и минеральных солей.

Наряду с ними в крови находятся продукты распада белков и нуклеиновых кислот (мочевина, креатин, креатинин, мочевая кислота, подлежащие выведению из организма). Половина общего количества небелкового азота в плазме — так называемого остаточного азота — приходится на долю мочевины.

Лекция врача-нутрициолога Аркадия Бибикова


Источник: happyfamily-nsp.com

Блок информации по СРС

Функции почек

Различают следующие функции почек:

экскреторная – экскреция отходов жизнедеятельности организма;

гомеостатическая – поддержание объема и состава внеклеточной жидкости;

синтез гормонов;

 

Механизм образования и выведения мочи.

Главная функция почек – образование мочи происходит в функциональных единицах почек – нефронах и протекает в 3 этапа: фильтрация в клубочках, реабсорбция и секреция в канальцах. Механизм клубочковой фильтрации : из крови в Боугенову капсулу нефрона фильтруется вода и низкомолекулярные вещества (кроме белков), движущей силой этого процесса является разность гидростатического давления в капиллярах и в полости капсулы клубочка. В результате образуется первичная моча, которая по химическому составу не отличается от плазмы , за исключением полного отсутствия белков.

Фильтрация представляет собой пассивный процесс. Базальная мембрана почечных клубочков учувствует в образовании первичной мочи, именно здесь происходит фильтрация, в результате чего в полость капсулы попадают вода и растворенные в ней компоненты плазмы крови. Базальная мембрана клубочков не проницаема для белков плазмы, т.к. размер промежутков между молекулами в мембране ограничивает возможность проникновения высокомолекулярных веществ.

2-ой этап – реабсорбция , этот процесс протекает в канальцах нефрона , в результате из первичной мочи в кровь обратно всасываются все необходимые для организма вещества: глюкоза, аминокислоты, макро – и микроэлементы и др. Избирательность процесса достигается наличием специфических транспортных белков, обратное всасывание веществ происходит путем активного транспорта с участием ионов Na + , K+ , Na, Ka – АТФазы по механизмам антипорта и симпорта. Таким образом , в канальцах почек образуется окончательная моча, отличающаяся от плазмы крови концентрацией растворенных в ней веществ.

3-й этап – экскреция : в нефронах фильтруется и реабсорбируетя примерно 180 л. жидкости в сутки. В теле человека содержится около 45 л. жидкости. Следовательно , вся жидкость организма фильтруется 4 раза в сутки. Это необходимо не только для поддержания гомеостаза водно-солевого обмена , но и для более полного выделения с мочой конечных продуктов метаболизма, главным из которых является мочевина.

Вторичная или окончательная моча поступает в почечные чашечки, затем в лоханку и по мочеточником попадает в мочевой пузырь.

Гомеостатическая функция почек.

Почки выполняют важную функцию: поддерживают постоянство внутренней среды организма. Почки участвуют в регуляции водно-электролитного баланса , поддержании кислотно-щелочного равновесия , осмотического давления , выделения конечных продуктов азотистого обмена, регуляции кровяного давления , стимуляции эритропоэза. Постоянство параметров внеклеточной жидкости определяется действием почек и системы гормонов, регулирующих их функцию. Основной механизм регуляции осмотического давления внеклеточной жидкости связан с изменением скорости выделения либо воды , либо NaCl почками.

Регуляция рН межклеточной жидкости и плазмы , т.е. внеклеточной жидкости обеспечивается избирательным выделением кислот или щелочей с мочой.

Почки участвуют в регуляции кислотно – щелочного равновесия , изменяя выделения про тонов Н+ . рН мочи может применяться в пределах от 4,6 до 8,0. Ионы Н+ выделяются или в составе недиссоциированных кислот, например ацетаацетата, или в составе NH4+ . Кроме того клетки почек могут поставлять в кровь ионы HCO3 – образующегося в результате окисления метаболитов. Затем кислота выводится из клеток в канальцы нефрона (по механизму актипорота Na +) и экс ретируется с мочой , а НСО3 (щелочь) из почечных клеток переходит в кровь в форме NaHCO3 , понижая ее кислотность. Пища животного происхождения имеет повышенную кислотность обусловленную фосфатами, поэтому моча в норме имеет кислую реакцию (рН =5,3-6,5) чем кровь, в связи с постоянным выделением избытка кислот.

 

Общие свойства и химический состав мочи в норме

 

Моча это биологическая жидкость имеет цвет от соломенно – желтого (если в пище преобладают растительные продукты) до оранжевого (в рационе высока доля продуктов животного происхождения) , обладает характерным запахом плотность от d =1,010 – 1,025. У взрослых людей в норме за сутки выделяется от 1 до 2 л. мочи , рН колеблется от 5,3 до 6,5 причем зависит от характера пищи: при мясной диете – кислая , при овощной – щелочная. Нормальная моча прозрачна. Мутность может быть вызвана солями, клеточными элементами , бактериями , слизью, жиром. Причина помутнения мочи устанавливается анализом.

 

Органические компоненты мочи.

Кроме воды моча содержит органические и неорганические вещества . К органическим относятся : мочевина, креатинин, аминокислоты, мочевая кислота и другие органические кислоты.

Мочевина – основной конечный продукт белкового обмена, в сутки с мочой выделяются 25-30г.

Креатинин также является конечным продуктом азотистого обмена , образуется из фосфокреатина в мышцах; креатин в норме в моче взрослых людей отсутствует , появляется при употреблении больших количеств креатина с пищей и у пожилых.

Аминокислоты в моче составляют примерно 1 г в сутки. Мочевая кислота – конечный продукт пуринового обмена , т.е. аденина и гуанина , в сутки выводится 0,7 -1,0 г с мочой.

Органические кислоты – это щавелевая , молочная , лимонная , а также масляная , янтарная (сукцинат), β-оксимасляная , ацетоуксусная и др. Общее модержание органических кислот составляет 1 г. в сутки.

 

Неорганические вещества мочи.

В моче содержатся минеральные вещества, которые входят в состав крови и тканей организма, на их долю приходится 20 г из 60г сухого остатка. Ионы натрия и хлора , в норме выделяется от 8 до 15г. NaCl в сутки с мочой.

Ионы калия , кальция и магния . Ионы калия секретируются в дистальном сегменте нефрона, а ионы кальция и магния выводятся через почки в небольшом количестве , примерно 30% , основная масса удаляется из организма с калом.

Бикарбонаты , фосфаты и сульфаты. Уровень бикарбонатов в моче повышается при алкалозе и понижается при ацидозе. В норме с мочой выводится менее 50% фосфатов подлежащих выделению из организма.

Серосодержащие аминокислоты являются источниками сульфатов мочи и составляют 1,8г (в расчете на серу)в суточной моче.

Аммиак. В почках с участием фермента глутаминазы из глутамина образуется NH3 , который выводится в виде аммонийных солей с мочой. При ацидазе количество солей аммония в моче увеличивается, а при алкалозе снижается.

 

Особенности метаболизма в почечной ткани.

Сложные физиологические процессы в почках сопровождаются постоянным употреблением большого количества энергии получаемой в ходе метаболических реакций. Потребление энергии на единицу массы в почках больше, чем в любом другом органе. Примерно 10% всего поглощаемого человеком в покое кислорода используется на окислительные процессы . В корковом веществе почек выражен аэробный тип обмена веществ, а в мозговом слое преобладают анаэробные процессы. В тканях почек содержится много ферментов , таких как: АсАт , АлАт, глутаматдегидрогеназа , изоферменты ЛДГ, причем в корковом слое высока активность ЛДГ и ЛДГ2 , а в мозговом ЛДГ2 и ЛДГ5 . Также имеются ферменты, специфичные для почечной ткани – это глицин –амидинтрансфераза (трансаминаза) и аланинаминополипептидаза ААП3 . Трансаминаза катализирует первую реакцию синтеза креатина:

глицин-амидино

Аргинин +глицин →→ →→→ гуанидинацетат+орнитин

трансфераза

При повреждении тканей почек фермент ААП3 появляется в крови и моче , что является специфическим признаком поражения почечной ткани.

Изменение состава мочи

Если в крови концентрация какого – либо вещества увеличивается , то и с мочой его выводится больше. Другой причиной увеличения выведения вещества является нарушение функции почек , чаще всего при воспалительных заболеваний почек. Нарушение избирательности реабсорбции может быть специфичным — для любой болезни, сопровождающейся изменением состава крови или нарушением выделительной функции почек, изменяется состав мочи, причем характерным для данной патологии образом. На этом основано применение анализа мочи для диагностики болезней. Наиболее часто в моче определяют концентрации белков, глюкозы, кетоновых тел, креатинина, билирубина, уробилина, крови, фруктозы, галактозы, минеральных и органических веществ.

 

Гематурия и гемоглобинурия

В моче кровь может быть обнаружена либо в виде растворенного

пигмента – гемоглобинурия. Гемотурии различают почечные и внепочечные.

Почечная – основной симптом острого нефрита. Внепочечная гематурия наблюдается при воспалении или травмах мочевыводящих путей. Гемоглобинурии обычно связаны с гемолизом и гемоглобинемией. Гемотурию диагностируют с помощью цитологического исследования под микроскопом , а гемоглобинурию – биохимическим анализом.

Глюкозурия. В норме натощак в моче человека глюкоза содержится в следовых количествах и не обнаруживается качественными пробами. Однако , при сахарном диабете количество глюкозы, выделяемое с мочой резко возрастает и может достигать несколько десятков граммов в сутки.

Фруктозурия и галактозурия. Эти патологические состояния связаны с врождёнными недостатками синтеза ферментов превращающих фруктозу и галактозу в глюкозу.

Кетонурия. В нормальной моче кетоновые тела содержатся в очень малых количествах и не обнаруживаются. При сахарном диабете , голодании, исключении углеводов из пищи количество кетоновых тел увеличивается. Например, при сахарном диабете может выделяться до 100г. кетоновых тел в сутки.

Билирубинурия. В норме моча содержит минимальные количества билирубина , которые не могут быть обнаружены обычными пробами. Повышение содержание билирубина в моче отмечается при закупорке желчного протока и заболевания паренхимы печени. При закупорке желчного протока переполненные желчью канальцы травмируются и пропускают билирубин в кровь, а при поражениях паренхимы, билирубин проникает в кровь через разрушенные печеночные клетки.

Уробилинурия. Уробилин или стеркобилин появляется в моче в больших количествах при гемолитической и печёночной желтухах. Это объясняется потерей печенью способности разрушать уробилиноген, всосавшийся из кишечника. Отсутствие в моче уробилиногена при наличии билирубина указывает на прекращение поступления желчи в кишечник, вследствие закупорки желчного протока. Коричневый цвет мочи отмечается при высокой концентрации уробилина и билирубина.

 

Синдром Фанкони.

Этот синдром является врожденым расстройством функции почечных канальцев, которое характеризуется глюкозурией, аминоацидонурией , фосфатурией и ацидозом. Синдром Фанкони может возникать вторично при различных патологических состояниях. Одним из них является цистиноз – редкая наследственная болезнь связана с нарушением транспорта цистина из лизосом. Это приводит к накоплению цистина и отложению его в тканях, включая почки в виде кристаллов. Цистиноз не следует путать с цистинурией – нарушением транспортных процессов в почечных канальцах. Младенцы с цистинозом плохо развиваются , у них появляются рахит и полиурия с обезвоживанием, и все это приводит к почечной недостаточности.

 

Почечный канальцевый ацидоз

Проксимальный (тип 2) почечный канальцевый ацидоз (ПКА) , который развивается в результате нарушения реабсорбции бикарбоната, является компонентом синдрома Фанкони. Дистальный (тип 1) ПКА встречается чаще , он может быть врожденным и приобретенным , например , вторичным по отношению к гиперкальциемии. При этом типе ПКА нарушается способность почек выводить ионы водорода, поэтому моча не бывает закисленной. К числу его последствий относятся остеомаляция ,гиперкальциткрия, нефрокальциноз, почечные камни и чисто гипокалиемия. Чаще всего встречается ПКА типа 4, он связан с гипоальдостеронизмом, сопровождающимся снижением секреции ренина или резистентностью к альдестерону. В отличии от других данный тип ПКА сопряжен с гиперкалиемией. Почечная глюкозурия , также , может быть одним из симптомов синдрома Фанкони и связана с нарушением функций почечных канальцев.

Почечная аминоацидурия может возникать в сочетании с нормальной концентрацией аминокислот в плазме вследствие нарушении реабсорбции в почечных канальцах (например цистинурия) или может быть вторичной из-за повышенной концентрации аминокислот в плазме , когда активность транспортного механизма канальцев достигает максимума, например при фенилкетонурии. Нарушенная реабсорбция цистина , орнитина,аргинина и лизина почечными канальцами приводит к экскреции этих аминокислот в мочу, их потеря не имела бы особых последствий , но цистин малоростворим и предраспологает к образованию камней в почках.

Гипофосфатемический рахит наследуется по доминантному, сцепленному с Х-хромосомой, типу. Этот рахит не следует путать с витамином Д –зависимым рахитом, который наследуется по ауто –рецессивному типу. К гипофосфатемическому рахиту приводит нарушените реабсорбции фосфата в почечных канальцах, эта тяжелая форма рахита и не лечится витамином Д.

Почечные расстройства

ОПН недостаточность характеризуется быстрым ухудшением функции почек, которое приводит к задержке мочевины, креатинина, ионов водорода, других продуктов метаболизма и, часто, но не всегда, — к олигоурии (≤ 400 мл мочи в сутки).

При преренальном ОПНрезультате снижения СКФ происходит задержка веществ, в частности мочевины и креатинина, которые обычно фильтруются и экскретируются. Концентрация мочевины увеличивается относительно больше, чем концентрация креатинина, что связано с усиленной реабсорбцией мочевины клетками канальцев, особенно при низкой скорости тока мочи. Меньшее увеличение концентрации креатинина в сыворотке обусловлено и тем, что это вещество не реабсорбируется в канальцах. Сниженное поступление натрия в дистальные канальцы нарушает экскрецию ионов водорода и калия, что приводит ацидозу и гиперкалиемии.

При интраренальная ОПН из–за внутренних повреждений почечной ткани наблюдаются:

Гипонатриемия которое развивается вследствие таких факторов, как усиленное образование воды в процессах окислительного метаболизма, продолжительный прием воды или введение неоправданно больших количеств жидкости, сниженное выведение воды.

Гиперкалиемия развивается вследствие сниженной экскреции калия в сочетании с выходом калия из клеток во внеклеточную жидкость (при повреждении тканей) и внутриклеточным забуферированием остающихся в клетках ионов водорода. Сниженная экскреция ионов водорода вызывает нереспираторный ацидоз.

Задержка фосфата и утечка внутриклеточного фосфата с интерстициальную жидкость приводит к гиперфосфатемии, которая ингибирует 1α–гидроксилирование кальцидиола в кальцитриол. Снижение и концентрации кальцитриола в плазме делает костную ткань резистентной по отношению ПТГ, возникает гипокальциемия.

При постренальная ПНнарушается отток мочи вследствие обструкции мочевыводящих путей.

При хронической почечной недостаточности функция почек нарушается необратимо. В крови типичны биохимические изменения, связанные с увеличением количества калия, мочевины, креатини­на, фосфатов, магния и ионов водорода. Одновременно с этим происходит снижение количества натрия, кальция и би­карбонатов.

Гипонатриемия связана в первую очередь со сниженным выведением воды из организма. Гиперкалиемия развивает­ся из-за сниженной экскреции калия в сочетании с его выходом из клеток во внеклеточную жидкость. Сниженная экс­креция ионов водорода вызывает ацидоз. Задержка фосфата приводит к гиперфосфатемии, которая тормозит синтез кальцитриола и ведет к гипокальциемии. Гипермагниемия обусловлена также снижением экскреции магния.

Мочевые конкременты

Пища животного происхождение имеет кислый зольный остаток, обусловленный главным образом фосфатами. Поэтому и моча в норме обычно имеет более кислую реакцию рН+=5.5-6.5 в связи с постоянным выделения избытка кислот. Изменение рН мочи может привести к образованию камней мочевых путей. Камни мочевых путей образуется из кристаллов солей щавелевой кислоты (оксалатные камни), Са3(РО4)2, МgNН4РО4, СаСО3, мочевой кислоты, цистеина. Отдельный камень образуется не путем кристаллизации, а путем агрегации уже сформировавшихся кристаллов солей, но какое-нибудь из них могут быть в преобладающих количествах, например оксалатов. Все перечисленные компоненты в нормальной моче содержатся в более высоких концентрациях. Часть из них находится растворенном состоянии, часть в форме микроскопических кристаллов. Кроме того в моче содержатся вещества препятствующие осаждению солей камнеобразователей — ионы магния, пирофосфат, гликозамингликаны- особенно гепарин и хондроитинсульфаты. Уменьшение концентрации этих веществ или увеличение концентрации солей камнеобразователей приводит к кристаллизации солей и агрегации кристаллов. В кислой моче образуется оксалатные и уратные камни в щелочной — фосфатные и карбонатные. При гиперкальцийурии образуется камни, состоящие из оксалата и фосфата кальция. Она может быть связана с гиперкальциемией, вызванный первичным гиперпаратиреозом. Однако многие пациенты с кальций содержащими камнями имеют нормальную концентрацию кальция в крови, и у большинства первичным нарушением является повышенная абсорбция кальция в кишечнике. К образованию камней в почках предрасполагает гипероксалурия. Имеется два типа гипероксалурия, для которых характерно увеличение синтеза оксалата печенью. Гипероксалурия типа 1 связана с усиленной экскрецией щавелевой и гликолевой кислот с мочой; в большинстве случаев этого заболевания развивается почечная недостаточность. Гипероксалурия типа 2- более легкое заболевание, при котором увеличивается выделение с мочой щавелевой и глицериновой кислот, а почечная недостаточность не развивается. Гипероксалурия обычно вызывается повышенной абсорбцией пищевых оксалатов в кишечнике, независимо от содержания оксалатов в рационе. Такое явление можно наблюдать у пациентов с различными желудочно-кишечными заболеваниями. Особенно обусловленными воспалительными процессами в толстой кишке. При таких обстоятельствах не абсорбированные жирные кислоты связываются с кальцием. Это снижает доступность кальция для связывания оксалатом с образованием нерастворимого оксалата кальция, выводимого с фекалиями. В результате в растворе остается повышенное количество оксалата, который может всасываться в кровь.

 

Блок информации по СРС

Функции почек

Различают следующие функции почек:

экскреторная – экскреция отходов жизнедеятельности организма;

гомеостатическая – поддержание объема и состава внеклеточной жидкости;

синтез гормонов;

 

Механизм образования и выведения мочи.

Главная функция почек – образование мочи происходит в функциональных единицах почек – нефронах и протекает в 3 этапа: фильтрация в клубочках, реабсорбция и секреция в канальцах. Механизм клубочковой фильтрации : из крови в Боугенову капсулу нефрона фильтруется вода и низкомолекулярные вещества (кроме белков), движущей силой этого процесса является разность гидростатического давления в капиллярах и в полости капсулы клубочка. В результате образуется первичная моча, которая по химическому составу не отличается от плазмы , за исключением полного отсутствия белков.

Фильтрация представляет собой пассивный процесс. Базальная мембрана почечных клубочков учувствует в образовании первичной мочи, именно здесь происходит фильтрация, в результате чего в полость капсулы попадают вода и растворенные в ней компоненты плазмы крови. Базальная мембрана клубочков не проницаема для белков плазмы, т.к. размер промежутков между молекулами в мембране ограничивает возможность проникновения высокомолекулярных веществ.

2-ой этап – реабсорбция , этот процесс протекает в канальцах нефрона , в результате из первичной мочи в кровь обратно всасываются все необходимые для организма вещества: глюкоза, аминокислоты, макро – и микроэлементы и др. Избирательность процесса достигается наличием специфических транспортных белков, обратное всасывание веществ происходит путем активного транспорта с участием ионов Na + , K+ , Na, Ka – АТФазы по механизмам антипорта и симпорта. Таким образом , в канальцах почек образуется окончательная моча, отличающаяся от плазмы крови концентрацией растворенных в ней веществ.

3-й этап – экскреция : в нефронах фильтруется и реабсорбируетя примерно 180 л. жидкости в сутки. В теле человека содержится около 45 л. жидкости. Следовательно , вся жидкость организма фильтруется 4 раза в сутки. Это необходимо не только для поддержания гомеостаза водно-солевого обмена , но и для более полного выделения с мочой конечных продуктов метаболизма, главным из которых является мочевина.

Вторичная или окончательная моча поступает в почечные чашечки, затем в лоханку и по мочеточником попадает в мочевой пузырь.

Гомеостатическая функция почек.

Почки выполняют важную функцию: поддерживают постоянство внутренней среды организма. Почки участвуют в регуляции водно-электролитного баланса , поддержании кислотно-щелочного равновесия , осмотического давления , выделения конечных продуктов азотистого обмена, регуляции кровяного давления , стимуляции эритропоэза. Постоянство параметров внеклеточной жидкости определяется действием почек и системы гормонов, регулирующих их функцию. Основной механизм регуляции осмотического давления внеклеточной жидкости связан с изменением скорости выделения либо воды , либо NaCl почками.

Регуляция рН межклеточной жидкости и плазмы , т.е. внеклеточной жидкости обеспечивается избирательным выделением кислот или щелочей с мочой.

Почки участвуют в регуляции кислотно – щелочного равновесия , изменяя выделения про тонов Н+ . рН мочи может применяться в пределах от 4,6 до 8,0. Ионы Н+ выделяются или в составе недиссоциированных кислот, например ацетаацетата, или в составе NH4+ . Кроме того клетки почек могут поставлять в кровь ионы HCO3 – образующегося в результате окисления метаболитов. Затем кислота выводится из клеток в канальцы нефрона (по механизму актипорота Na +) и экс ретируется с мочой , а НСО3 (щелочь) из почечных клеток переходит в кровь в форме NaHCO3 , понижая ее кислотность. Пища животного происхождения имеет повышенную кислотность обусловленную фосфатами, поэтому моча в норме имеет кислую реакцию (рН =5,3-6,5) чем кровь, в связи с постоянным выделением избытка кислот.

 

Источник: lektsia.com

Гомеостаз Клода Бернара

Неизменность внутренней среды первым проанализировал французский физиолог Клод Бернар в середине XIX века. 1929 считается годом появления термина, характеризующий явление постоянства в работах американского физиолога Уолтеру Кеннону.

Клод выдвинул следующую идею: живые существа обитают в двух средах: внешней (первая среда) и внутренней (вторая среда, где живут структурные элементы тканей). Концепция учений основывалась на следующем: вторая среда состоит из жидких структур, омывающих ткани.

Бернар отмечал, что внутренняя среда не существует без внешней. Организмы населяющие планету эволюционируя впитали воду морей в свой кровоток. Между ними беспрерывный обмен веществ. Внутренняя среда создает сам орган, поддерживая неизменность внутреннего строения. Все органы человека приготавливают питательные элементы для клеток. Их работу регулирует нервная система. Это и называется безостановочным кругом двусторонних воздействий.

Гомеостаз Уолтера Кеннона

Уолтер Кеннон отмечал неизменность внутренней среды живых существ по экспериментальным исследованиям. Результаты показали, что жизнь животных и людей протекает стабильно несколько лет. Постоянные условия протекания он назвал равновесием этой системы.

В органических системах непрерывно протекают физиологические процессы во всех внутренних органах. Такие процессы Кеннон назвал гомеостазами.

Гомеостаз: homoios – подобный, сходный и stasis – стояние, неподвижность. Слово stasis задает условия, ведущие к постоянному явлению; homoios определяет подобие явлений. Гомеостаз, по Кеннону, учитывает физиологические основы для устойчивости особей. Процессы динамичны и постоянно изменяются, но в определенных рамках (определяемые физиологическими константами, которые показывают колебания около среднего значения).

Кеннон выделил два компонента гомеостаза:

  1. материалы, необходимые для нормального функционирования и развития клеток: рост, размножение, восстановление (жиры, вода и соли, белки, глюкоза);
  2. физико-химические факторы. Здесь оказывается влияние на работоспособность клеток (давление, температура и др.).

Механизмы гомеостаза

Сегодня известны два механизма работы гомеостаза:

  • Отрицательная обратная связь. По этому типу связи весь организм осуществляет противоположные воздействию извне по направлению действия. Пытается вернуть положение равновесия. По такому механизму происходит дыхательный процесс, удаление углекислого газа в легких. Увеличивается интенсивность процедуры вдох-выдох.
  • Положительная обратная связь. Здесь все наоборот. Действия со стороны системы увеличивают отклонения от состояния равновесия. Это редкое действие и менее изученное. Одним примером выступает электрический потенциал нервов. Вместо того, чтобы прекратить возбуждение, потенциал продолжает его увеличивать.

Гомеостаз в экологии

Для экологии это явление характерно для популяций (особи одного вида, которые на протяжении долгого времени проживают на одной территории). Гомеостаз — способность популяции сохранять численность на длительный период с поддержанием генетического разнообразия. Постоянство состояния необходимое условие окружающей среды. Если внешняя среда не поддерживает постоянные условия жизни своей географической области, то живые организмы могут погибнуть при таких условиях: высокая или низкая температура приведут к нехватке пропитания, а значит, смерти одних видов, которые являются пищей для хищников. Те, погибнут от голода, и такой снежный ком постепенно будет нарастать, пока не исчезнут все прежние живые существа, обитающие на этой территории.

Для гомеостаза выделяют два параметра:

  1. Выносливость. Нет нарушений основных параметров системы при изменениях внешней факторов. Живая система приспосабливается к новым условиям, не испытывая сильного стресса.
  2. Сопротивляемость (или упругость). Система за короткое время сама ликвидирует последствия потери динамического равновесия, из-за результатов неблагоприятного воздействия извне.

Биологический гомеостаз

В биологии важен закон о сохранении индивидуальных свойств, присущих отдельному организму. Здесь подобность клеток описывается постоянством химического состава, давления, объема, содержания воды и др. Не всегда изучаемое сходство призывает к сохранению параметров, требуется и самостоятельная адаптация к всплескам из внешней среды. Поэтому критерию организмы делятся на:

  1. Конформационных (сохраняют параметры постоянными. Обитатели теплых географических широт не смогут без перьев, пуха, жировой прослойки выжить при понижении температуры);
  2. Регуляторных (приспосабливаются к изменению окружающей среды. Холоднокровные стараются сохранять энергию, изменяют свой образ жизни.)

Ежедневно на человек оказывают воздействие факторы окружающего пространства, чтобы биологические процессы стабильно работали, их условия не должны измениться.

Основные виды гомеостаза

  1. Генетический. Здесь рассматривают сохранения генотипа конкретной популяции. Генетическая система имеет индивидуальный набор наследственной информации.
  2. Физиологический. Обеспечивается оптимальное состояние жизненно важных показателей. К таким показателям относят: температуру, артериальное давление, работу пищеварения. Функционирование осуществляется работой иммунной, эндокринной и нервной системами.
  3. Структурный (регенерационный или клеточный). Здесь происходит восстановление и излечение поврежденных клеток организма после болезни и полученных травм.

Все эти виды развиваются в едином комплексе вместе с человеком на протяжении всей жизни., обеспечивая минимальные отклонения в самочувствие. Чтобы все три вида работали слаженно и быстро нужно следить за общим состоянием здоровья. Обратитесь к врачу, проходите диспансеризацию с последующим планом лечения.

Для человека необходима стабилизация всей системы при изменении внутренних параметров или внешних (изменение климатических условий или часовых поясов). Например, выход из равновесия выражается при регулировании глюкозы крови (сахарный диабет). Кровяное давление фиксируется на конкретном уровне. Низкое давление может привести к потере сознания, высокое — вплоть до разрыва капилляров с кровоизлиянием в мозг.

Человеку необходимо поддержание одинаковой температуры тела. Если же происходит перегрев, например, во время активной работы в тренажерном зале, от него можно избавиться потоотделением. Нормальная температура тела находится в интервале от 36 до 37 градусов по Цельсия. Повышение говорит о протекании воспалительного или инфекционного процесса в организме.

Гомеостаз в психологии

В психологии подразумевается адаптация человека и общества ко внешнему миру. Следят, как изменяется психологическое состояние в условиях стресса или в комфорте. Гомеостаз определяет нормы поведения или действия в той или иной ситуации.

Для общества характерен гомеостатический позыв, когда каждое контактирование с другими людьми призывает к желанию развития (в психологии такой позыв называют инстинктом). Иногда человек не управляет своим желанием или инстинктом в стрессовых ситуациях. Организм требует то, что ему необходимо в данный момент.

Выделяют рисковый гомеостаз. Здесь работники страховых компаниях отмечают, что люди, которые застраховали себя и своих близких от несчастных случаев, ведут себя расслабленно. Незастрахованные люди осторожны в своих действиях, менее склонны к рискованным поступкам.

Источник: onona.online