Умения за развитие

  • Обсъдете физиологичните събития, които задействат механизма за жажда.
  • Опишете два механизма, чрез които тялото контролира отделянето на урина.

Докато ядете хапка храна, слюнчените жлези отделят слюнка. С навлизането на храната в стомаха се отделя стомашен сок. С навлизането в тънките черва се отделя сок от панкреаса. Всяка от тези течности съдържа много вода. Как се замества тази вода в тези органи? Какво се случва с водата в червата сега? На ден има обмен на около 10 литра вода между органите на тялото. Осморегулацията на този обмен включва сложна комуникация между мозъка, бъбреците и ендокринната система. Хомеостатична цел за клетка, тъкан, орган и цял организъм е да балансира изхода на водата с постъпването на вода.

Осмозата е преминаване на разтвори през полупропусклива мембрана. Водата следва йоните в опит да изравни концентрацията на йони в отделенията от двете страни на мембраната. Осмотичното налягане е налягането, отделяно от частици в разтвор за изтегляне на вода през мембраната.

Регулиране на дневния прием на вода

Общото количество вода на ден е средно 2,5 литра. Това трябва да се балансира с подаване на вода. Нашите тъкани произвеждат около 300 милилитра вода на ден чрез метаболитни процеси. Останалата част от водата трябва да се балансира чрез пиене на течности и ядене на твърда храна. Средният разход на течности на ден е 1,5 литра, а водата, получена от твърда храна, е около 700 милилитра.

баланс

Фигура 11.4.1: Ежедневна загуба на течности и печалба

Диетичен прираст на вода

Съветът по храните и храненето на Медицинския институт (IOM) е определил адекватния прием (AI) за вода за възрастни мъже на 3,7 литра (15,6 чаши) и на 2,7 литра (11 чаши) за възрастни жени. Панел на Института по медицина за диетични референтни количества за електролити и вода. Диетични референтни количества за вода, калий, натрий, хлорид и сулфат. (Вашингтон, окръг Колумбия: National Academies Press, 2005). http://www.nap.edu/openbook.php?record_id=10925&page=73. Тези приемници са по-високи от средния прием от 2,2 литра. Важно е да се отбележи, че AI за водата включва вода от всички хранителни източници; т.е. вода, идваща от храна, както и от напитки. Не се очаква хората да консумират 15,6 или 11 чаши чиста вода на ден. В Америка приблизително 20% от диетичната вода идва от твърди храни. Вижте таблица 11.4.1 за диапазона на съдържанието на вода за избрани хранителни продукти. Напитките включват вода, чай, кафе, газирани напитки и сокове.

Таблица 11.4.1: Съдържание на вода в храните ПроцентХранителен артикул
90–99 Обезмаслено мляко, пъпеш, ягоди, диня, маруля, зеле, целина, спанак, тиква
80–89 Плодов сок, кисело мляко, ябълки, грозде, портокали, моркови, броколи, круши, ананас
70–79 Банани, авокадо, извара, сирене рикота, печен картоф, скариди
60–69 Паста, бобови растения, сьомга, пилешки гърди
50–59 Мляно говеждо, хот-дог, пържола, сирене фета
40–49 Пица
30–39 Сирене Чедър, гевреци, хляб
20–29 Пеперони, торта, бисквити
10–19 Масло, маргарин, стафиди
1–9 Орехи, сухо печени фъстъци, бисквити, зърнени храни, гевреци, фъстъчено масло
0 Масла, захари

Източник: Министерство на земеделието на САЩ, Служба за земеделски изследвания. 2010. Национална база данни за хранителните вещества за стандартна справка, издание 23. Начална страница на лабораторията за хранителни вещества, http://www.ars.usda.gov/ba/bhnrc/ndl.

Има някои спорове относно количеството вода, необходимо за поддържане на здравето, тъй като няма последователни научни доказателства, доказващи, че пиенето на определено количество вода подобрява здравето или намалява риска от заболяване. Всъщност превенцията на камъни в бъбреците изглежда е единствената предпоставка за препоръки за консумация на вода. Може да се изненадате да разберете, че общоприетото убеждение, че хората трябва да пият осем чаши вода с 8 унции на ден, не е официална препоръка и не се основава на никакви научни доказателства! Количеството вода/течности, което човек трябва да консумира всеки ден, всъщност е променливо и трябва да се основава на климата, в който човек живее, както и възрастта, нивото на физическа активност и бъбречната функция. Не е зададен максимум за прием на вода.

Механизъм на жаждата: Защо пием?

Жаждата е осморегулиращ механизъм за увеличаване на постъпването на вода. Механизмът за жажда се активира в отговор на промените в обема на водата в кръвта, но е още по-чувствителен към промени в осмолалността на кръвта. Осмолалността на кръвта се определя главно от концентрацията на натриеви катиони. Позивът за пиене е резултат от сложно взаимодействие на хормони и невронални реакции, които координират, за да увеличат приема на вода и допринасят за баланса на течностите и състава в тялото. „Центърът за жажда“ се съдържа в хипоталамуса, част от мозъка, която се намира точно над мозъчния ствол. При възрастните хора механизмът за жажда не е толкова реагиращ и с напредването на възрастта има по-голям риск от дехидратация. Жаждата се случва в следната последователност от физиологични събития:

  1. Рецепторните протеини в бъбреците, сърцето и хипоталамуса откриват намален обем течност или повишена концентрация на натрий в кръвта.
  2. Хормоналните и невронните съобщения се предават на мозъчния център за жажда в хипоталамуса.
  3. Хипоталамусът изпраща нервни сигнали към по-висшите сензорни области в мозъчната кора, стимулирайки съзнателната мисъл да пие.
  4. Консумират се течности.
  5. Рецепторите в устата и стомаха откриват механични движения, свързани с поглъщане на течности.
  6. Невронните сигнали се изпращат към мозъка и механизмът за жажда е изключен.

Физиологичният контрол на жаждата е резервният механизъм за увеличаване на постъпването на вода. Приемът на течности се контролира предимно чрез съзнателни навици на хранене и пиене, зависими от социалните и културни влияния. Например, може да имате навика да пиете чаша портокалов сок и да ядете купа зърнени храни всяка сутрин преди училище или работа. Повечето американски юноши имат ежедневния навик да консумират безалкохолни напитки. Консумацията на безалкохолни напитки се влияе от демографските данни, достъпа до безалкохолни напитки, социалното въздействие и личното поведение.

Регулиране на дневния изход на вода

Както беше посочено, дневната мощност на водата е средно 2,5 литра. Има два вида изходи. Първият тип е безчувствената загуба на вода, което означава, че не сме наясно с това. Тялото губи около 400 милилитра от ежедневното си отделяне на вода чрез издишване. Още 500 милилитра се губят през кожата ни. Вторият тип продукция е значителна загуба на вода, което означава, че го осъзнаваме. Урината представлява около 1500 милилитра вода, а изпражненията - около 100 милилитра вода. Регулирането на отделянето на урина е основна функция на бъбреците и включва комуникация с мозъка и ендокринната система.

Бъбреците откриват обема на кръвта

Бъбреците са два органа с форма на боб, всеки с големината на юмрук и разположен от двете страни на гръбначния стълб точно под гръдния кош (Фигура 7.4). Бъбреците филтрират около 190 литра кръв и произвеждат (средно) 1,5 литра урина на ден. Урината е предимно вода, но съдържа и електролити и отпадъчни продукти, като урея. Количеството вода, филтрирано от кръвта и отделено като урина, зависи от количеството вода в кръвта и от електролитния състав на кръвта.

Бъбреците имат протеинови сензори, които откриват обема на кръвта от налягането или се разтягат в кръвоносните съдове на бъбреците. Когато обемът на кръвта е нисък, бъбречните клетки откриват понижено налягане и отделят ензима ренин. Ренин пътува в кръвта и разцепва друг протеин в активния хормон, ангиотензин. Ангиотензин е насочен към три различни органа (надбъбречните жлези, хипоталамуса и мускулната тъкан, заобикаляща артериите), за да възстанови бързо обема на кръвта и съответно налягането.

  • Първо, ангиотензинът пътува до външния периметър на надбъбречните жлези и стимулира освобождаването на хормона алдостерон. Алдостеронът се връща обратно към бъбреците и стимулира натриево-калиевата помпа. В резултат на работата на помпата кръвта абсорбира натрия от течността, която вече е филтрирана от бъбреците. Водата следва натрий в кръвта чрез осмоза, което води до по-малко вода в урината и възстановяване на баланса на течностите и състава на кръвта.
  • След това ангиотензинът пътува до хипоталамуса, където стимулира механизма на жаждата и освобождаването на антидиуретичен хормон. Антидиуретичният хормон се връща обратно в бъбреците, където увеличава реабсорбцията на натрий и вода.
  • И накрая, ангиотензин е насочен към гладкомускулната тъкан, заобикаляща артериите, което ги кара да свиват (стесняват) кръвоносните съдове, което помага за повишаване на кръвното налягане.

Хипоталамусът открива осмолалността на кръвта

Осморецепторите (специализирани протеинови рецептори) в хипоталамуса откриват концентрацията на натрий в кръвта. В отговор на високо ниво на натрий хипоталамусът активира механизма за жажда и едновременно с това стимулира освобождаването на антидиуретичен хормон. По този начин не само бъбреците стимулират освобождаването на антидиуретичен хормон, но и хипоталамуса. Този двоен контрол на освобождаването на антидиуретичен хормон позволява на тялото да реагира както на намален обем на кръвта, така и на повишена осмолалност на кръвта.

Фигура 11.4.3: Натриевият и течният баланс са преплетени.

Надбъбречните жлези откриват осмолалността на кръвта

Клетките в надбъбречните жлези усещат, когато нивата на натрий са ниски и когато нивата на калий са високи, в кръвта. В отговор на двата стимула те освобождават алдостерон. Следователно алдостеронът се освобождава в отговор на стимулация с ангиотензин и също се контролира от концентрациите на електролит в кръвта. И в двата случая алдостеронът съобщава същото послание, което е да увеличи реабсорбцията на натрий и съответно реабсорбцията на вода. В замяна на това калият се екскретира.

Механизмите, участващи в регулирането на входа и изхода на вода, са преплетени с тези, контролиращи електролитния баланс. При здрав индивид този многостепенен координиран контрол на нивата на течности и електролити в тялото осигурява хомеостаза. Въпреки това, при човек със сърдечна недостатъчност кръстосаните взаимодействия между органите могат да имат ужасни последици. Сърдечната недостатъчност води до намаляване на отделянето на кръв от сърцето, което понижава кръвното налягане. В отговор на по-ниското кръвно налягане бъбреците отделят ренин, което води до освобождаване на антидиуретичен хормон. Антидиуретичният хормон действа върху бъбреците и увеличава реабсорбцията на вода, като по този начин увеличава обема на кръвта и налягането. Това кара сърцето да работи по-усилено и влошава състоянието на сърцето. За да блокират този отговор, хората със сърдечна недостатъчност се лекуват с лекарства, които блокират компенсаторния отговор на бъбреците. Диуретиците са лекарства, които действат или чрез инхибиране на действието на антидиуретичния хормон, или чрез насърчаване на екскрецията на натрий в урината. Това увеличава отделянето на вода и кръвното налягане се намалява. Диуретиците, заедно с други лекарства, са полезни при лечение на сърдечна недостатъчност и при намаляване на кръвното налягане при хора с хипертония.