Течността може да попадне в тялото като предварително получена вода, погълната храна и напитки и в по-малка степен като метаболитна вода.

анатомия

Цели на обучението

Опишете регулирането на приема на вода в организма

Основни продукти за вкъщи

Ключови точки

  • Необходим е постоянен приток на вода за попълване на загубените течности при нормални физиологични дейности, като дишане, изпотяване и уриниране.
  • Жаждата е усещане, създадено от хипоталамуса, което кара организмите да поглъщат вода.
  • Повишената осмоларност в кръвта действа върху осморецепторите, които или стимулират директно хипоталамуса, или предизвикват освобождаването на ангиотензин II, за да стимулират хипоталамуса да причини жажда.
  • Системата ренин-ангиотензин увеличава жаждата като начин за увеличаване на обема на кръвта. Активира се от висок плазмен осмоларитет, нисък кръвен обем, ниско кръвно налягане и стимулиране на симпатиковата нервна система.

Основни термини

  • жажда: Усещането, което кара организмите да поглъщат вода. Счита се за основен инстинкт за оцеляване.
  • осморецептори: Сензорни рецептори, които се намират предимно в хипоталамуса или макулата, които откриват промени в концентрацията на разтвореното вещество в кръвта.

Прием на вода

Течността може да попадне в тялото като предварително получена вода, погълната храна и напитки и в по-малка степен като метаболитна вода, която се произвежда като страничен продукт от аеробното дишане и синтеза на дехидратация. Необходим е постоянен запас за възстановяване на течностите, загубени при нормални физиологични дейности, като дишане, изпотяване и уриниране.

Водата, генерирана от биохимичния метаболизъм на хранителните вещества, осигурява значителен дял от дневните нужди от вода за някои членестоноги и пустинни животни, но осигурява само малка част от необходимия прием от човека. В нормално състояние на покой, постъпването на вода чрез погълнати течности е приблизително 2500 ml/ден.

Хомеостазата на водата в тялото се регулира главно чрез погълнати течности, което от своя страна зависи от жаждата. Жаждата е основният инстинкт или порив, който кара организма да поглъща вода.

Жаждата е усещане, създадено от хипоталамуса, центъра на жаждата на човешкото тяло. Жаждата е важен компонент на регулирането на обема на кръвта, който бавно се регулира от хомеостазата.

Хипоталамус-медиирана жажда

Осморецепторът е сензорен рецептор, който открива промени в осмотичното налягане и се намира предимно в хипоталамуса на повечето хомеотермични организми. Осморецепторите откриват промени в плазменния осмоларитет (т.е. концентрацията на разтворените в кръвта разтворени вещества).

Когато осмоларността на кръвта се промени (тя е повече или по-малко разредена), дифузията на вода в и извън осморецепторните клетки се променя. Тоест клетките се разширяват, когато кръвната плазма е по-разредена и се свива с по-висока концентрация.

Когато осморецепторите открият висока плазмена осмоларност (често признак за нисък обем на кръвта), те изпращат сигнали до хипоталамуса, което създава биологичното усещане за жажда. Осморецепторите също стимулират секрецията на вазопресин (ADH), което стартира събитията, които ще намалят осмоларността на плазмата до нормални нива.

Хипоталамусът: Хипоталамусът е център за жажда на човешкото тяло.

Жажда, опосредствана от ренин-ангиотензин

Друг начин за индуциране на жаждата е чрез ангиотензин II, един от хормоните, участващи в системата ренин-ангиотензин. Системата ренин-ангиотензин е сложен хомеостатичен път, който се занимава с обема на кръвта като цяло, както и с осмоларността на плазмата и кръвното налягане.

Клетките на макула денса в стените на възходящия контур на Henle на нефрона е друг вид осморецептор; обаче стимулира юкстагломеруларния апарат (JGA) вместо хипоталамуса. Когато macula densa се стимулира от висока осмоларност, JGA освобождава ренин в кръвта, който разцепва ангиотензиноген в ангиотензин I. Ангиотензин I се превръща в ангиотензин II чрез АСЕ в белите дробове. АСЕ е хормон, който има много функции.

Ангиотензин II действа върху хипоталамуса, за да предизвика усещането за жажда. Той също така причинява вазоконстрикция и освобождаването на алдостерон, за да предизвика повишена реабсорбция на вода в механизъм, който е много подобен на този на ADH.

Обърнете внимание, че ренин-ангиотензиновата система, а оттам и жаждата, могат да бъдат причинени и от други стимули освен повишената осмоларност на плазмата или намаляването на обема на кръвта. Например, стимулация на симпатиковата нервна система и ниско кръвно налягане в бъбреците (намалена GFR) ще стимулира ренин-ангиотензиновата система и ще увеличи жаждата.

Регулиране на изхода на вода

Течността може да напусне тялото по три начина: уриниране, отделяне (изпражнения) и изпотяване (изпотяване).

Цели на обучението

Опишете регулирането на отделянето на вода при хората

Основни продукти за вкъщи

Ключови точки

  • По-голямата част от отделянето на течности се получава при уриниране. Част от течността се губи чрез изпотяване (част от механизма за контрол на температурата на тялото) и като водна пара във въздуха с издишване.
  • Механизмите за хомеостатичен контрол на тялото гарантират, че се поддържа баланс между увеличаване на течността и загуба на течности. Хормоните ADH (антидиуретичен хормон, известен също като вазопресин) и алдостерон играят основна роля в това.
  • Ако тялото се превръща в дефицит на течности, повишената осмоларност на плазмата се усеща от осморецепторите. Това води до увеличаване на секрецията на ADH, което води до задържане на течности от бъбреците и намаляване на отделянето на урина.
  • Алдостеронът е основният краен продукт на системата ренин - ангиотензин и увеличава експресията на АТФазни помпи в нефрона, което причинява увеличаване на реабсорбцията на вода чрез натриев котранспорт.
  • ADH увеличава реабсорбцията на вода чрез увеличаване на пропускливостта на нефрона за вода, докато алдостеронът действа чрез увеличаване на реабсорбцията както на натрий, така и на вода.

Основни термини

  • осморецептори: Сензорни рецептори, открити предимно в хипоталамуса, които откриват промени в осмоларността на плазмата и допринасят за регулирането на баланса на течностите в тялото.
  • антидиуретичен хормон: Неврохипофизиален хормон, открит при повечето бозайници, който е отговорен за увеличаване на абсорбцията на вода в събирателните канали на бъбречните нефрони.
  • алдостерон: Кортикоиден хормон, който се секретира от надбъбречната кора, който регулира баланса на натрий и калий и по този начин нивата на водния баланс в тялото.

Изходяща вода

Течността може да напусне тялото по три начина:

  1. Уриниране
  2. Екскреция (изпражнения)
  3. Изпотяване (изпотяване)

По-голямата част от отделянето на течности се получава при уриниране, при приблизително 1500 ml/ден (приблизително 1,59 qt/ден) при нормален възрастен в състояние на покой. Някои течности се губят чрез изпотяване (част от механизма за контрол на температурата на тялото) и като водна пара във въздуха с издишване; тези загуби на течност обаче се считат за много малки.

Механизмите за хомеостатичен контрол на тялото поддържат постоянна вътрешна среда, за да се гарантира, че се поддържа баланс между увеличаване на течността и загуба на течност. Хормоните ADH (антидиуретичен хормон, известен също като вазопресин) и алдостерон, хормон, създаден от системата ренин-ангиотензин, играят основна роля в този баланс.

Ако тялото се превърне в дефицит на течности, ще има увеличаване на секрецията на тези хормони, което води до задържане на вода от бъбреците чрез повишена тубулна реабсорбция и намаляване на отделянето на урина. Обратно, ако нивата на течности са прекомерни, секрецията на тези хормони се потиска и води до по-малко задържане на течност в бъбреците и последващо увеличаване на обема на произведената урина, поради намаленото задържане на течности.

ADH обратна връзка

Когато обемът на кръвта стане твърде нисък, осмоларността на плазмата ще се увеличи поради по-високата концентрация на разтворени вещества на обем вода. Осморецепторите в хипоталамуса откриват повишения плазмен осмоларитет и стимулират задната хипофизна жлеза да секретира ADH.

ADH кара стените на дисталния извит канал и събирателния канал да станат пропускливи за вода - това драстично увеличава количеството вода, което се реабсорбира по време на тубулната реабсорбция. ADH също има вазоконстриктивен ефект в сърдечно-съдовата система, което го прави един от най-важните компенсаторни механизми по време на хиповолемичен шок (шок от прекомерна загуба на течност или кървене).

Обратна връзка с алдостерон

Алдостеронът е стероиден хормон (кортикоид), произведен в края на системата ренин-ангиотензин. За да се направи преглед на системата ренин-ангиотензин, ниският кръвен обем активира юкстагломеруларния апарат по различни начини, за да го накара да секретира ренин. Ренинът отделя ангиотензин I от произведения от черния дроб ангиотензиноген. Ангиотензин конвертиращият ензим (АСЕ) в белите дробове превръща ангиотензин I в ангиотензин II. Ангиотензин II има различни ефекти (като повишаване на жаждата), но също така причинява освобождаване на алдостерон от надбъбречната кора.

Алдостеронът има редица ефекти, които участват в регулирането на отделянето на вода. Той действа върху минералните кортикоидни рецептори в епителните клетки на дисталния свит канал и събирателен канал, за да увеличи тяхната експресия на Na +/K + ATPase помпи и да активира тези помпи. Това причинява значително повишена реабсорбция на натрий и вода (която следва натрия осмотично чрез котранспорт), като същевременно причинява секрецията на калий в урината.

Алдостеронът увеличава реабсорбцията на вода; това обаче включва обмен на натрий и калий, който регулацията на ADH за реабсорбция не включва. Алдостеронът също ще причини подобен балансиращ йон ефект в дебелото черво и слюнчените жлези.

Схематична диаграма на системата ренин-ангиотензин: Преглед на системата ренин-ангиотензин, която регулира кръвното налягане и плазмената осмоларност.

Азотни отпадъци при сухоземни животни: Цикъл на урея

Уреята, азотен отпадъчен материал, е крайният продукт, екскретира се с урината, когато амонякът се метаболизира от животни, като бозайници.

Цели на обучението

Обсъдете цикъла на урея

Основни продукти за вкъщи

Ключови точки

  • Уреотичните животни, които включват бозайници, произвеждат урея като основен азотен отпадъчен материал.
  • 2 NH3 + CO2 + 3 ATP + H2O → H2N-CO-NH2 + 2 ADP + 4 Pi + AMP е химичната реакция, чрез която токсичният амоняк се превръща в урея.
  • Цикълът на уреята включва многоетапното превръщане (осъществено от пет различни ензима) на аминокиселината L-орнитин в различни междинни продукти, преди да бъде регенерирано.

Основни термини

  • уреотелен: животни, които отделят урея като първичен азотен отпадъчен материал
  • орнитин: аминокиселина, която действа като междинен продукт в биосинтеза на урея
  • урея: водоразтворимо органично съединение, CO (NH2) 2, образувано от метаболизма на протеините и екскретирано с урината

Азотни отпадъци при сухоземни животни: Цикъл на урея

Бозайниците, включително хората, са основните производители на урея. Тъй като те отделят урея като първичен азотен отпадъчен продукт, те се наричат ​​уреотелни животни. Уреята играе важна роля в метаболизма на азотсъдържащи съединения от животни. Това е основното азотсъдържащо вещество в урината на бозайниците. Карбамидът е безцветно твърдо вещество без мирис, силно разтворимо във вода и практически нетоксично. Разтворена във вода, тя не е нито киселинна, нито алкална. Тялото го използва в много процеси, като най-забележителният е отделянето на азот. Уреята се използва широко в торовете като удобен източник на азот. Също така е важна суровина за химическата промишленост.

Освен в бозайниците, уреята се намира и в урината на земноводните, както и някои риби. Интересното е, че поповите лъчи отделят амоняк, но преминават към производство на урея по време на метаморфоза. При хората, освен че е носител на отпадъчен азот, уреята играе роля и в системата за противотоков обмен на нефроните, която позволява реабсорбция на вода и критични йони от отделената урина. Този механизъм, контролиран от антидиуретичен хормон, позволява на организма да създава хиперосмотична урина, която има по-висока концентрация на разтворени вещества от кръвната плазма. Този механизъм е важен за предотвратяване загубата на вода, за поддържане на кръвното налягане и за поддържане на подходяща концентрация на натриеви йони в кръвната плазма.

Цикълът на карбамида е основният механизъм, чрез който бозайниците преобразуват амоняка в карбамид. Уреята се произвежда в черния дроб и се екскретира с урината. Цялостната химическа реакция, при която амонякът се превръща в урея, е 2 NH3 (амоняк) + CO2 + 3 ATP + H2O → H2N-CO-NH2 (урея) + 2 ADP + 4 Pi + AMP.

Цикълът на уреята използва пет междинни етапа, катализирани от пет различни ензима, за превръщане на амоняк в урея. Аминокиселината L-орнитин се превръща в различни междинни продукти, преди да се регенерира в края на урейния цикъл. Следователно цикълът на уреята се нарича още орнитинов цикъл. Ензимът орнитин транскарбамилаза катализира ключова стъпка в урейния цикъл. Недостигът му може да доведе до натрупване на токсични нива на амоняк в организма. Първите две реакции се случват в митохондриите, докато последните три реакции се случват в цитозола.

Цикъл на урея: Цикълът на карбамида превръща амоняка в карбамид в пет стъпки, които включват катализацията на пет различни ензима.

Нарушения на водния баланс

Дехидратацията е прекомерната загуба на телесна течност.

Цели на обучението

Опишете нарушения поради проблеми с водния баланс

Основни продукти за вкъщи

Ключови точки

  • Има три вида дехидратация: хипотонична или хипонатриемична, хипертонична или хипернатриемична и изотонична или изонатремична.
  • Хипотоничната дехидратация е преди всичко загуба на електролити, по-специално натрий.
  • Хипертоничната дехидратация е преди всичко загуба на вода.
  • Изотоничната дехидратация е еднаква загуба на вода и електролити.
  • Хипволемията е загуба на кръвен обем и може да причини хиповолемичен шок. При хората най-честият вид дехидратация досега е изотоничната (изонатремична) дехидратация.
  • Нарушенията на водния баланс обикновено се лекуват чрез увеличаване на приема на вода и намаляване или спиране на загубата на течности.

Основни термини

  • изотоничен: Когато се сравняват разтвори, изотоничният разтвор има същата осмоларност (концентрация на йони) като разтвора, с който се сравнява.
  • плазма: Сламеният/бледожълт, течен компонент на кръвта, който обикновено задържа кръвните клетки на пълната кръв в суспензия.
  • електролит: Всеки от различните йони (като натрий или хлорид), които регулират електрическия заряд върху клетките и потока на водата през техните мембрани.

Нарушения на водния баланс

Във физиологията и медицината дехидратацията (хипохидратацията) се определя като прекомерна загуба на телесна течност. Това е буквално отстраняване на вода от обект. Във физиологичен аспект обаче това води до недостиг на течност в организма.

Голяма част от физиологичните ефекти на дехидратацията се дължат на промените в концентрацията на йони, които могат да възникнат в резултат на дехидратацията. Като алтернатива може да възникне хиповолемия поради загуба на самия кръвен обем.

Дехидратация

Има три вида дехидратация, които се различават в зависимост от вида на промяната в концентрациите на йони:

  1. Хипотонична - главно загуба на електролити, по-специално натрий. Хипотоничната дехидратация причинява намален плазмен осмоларитет.
  2. Хипертонична - преди всичко загуба на вода. Хипертоничната дехидратация причинява повишен плазмен осмоларитет.
  3. Изотоник - еднаква загуба на вода и електролити. Изотоничната дехидратация няма да промени плазмената осмоларност, но ще намали общия плазмен обем. Изотоничната дехидратация е най-често срещаният тип дехидратация.

Могат да се появят и допълнителни усложнения. При хипотонична дехидратация вътресъдовата вода се измества към извънсъдовото пространство и преувеличава изчерпването на вътресъдовия обем за дадено количество от общата загуба на вода в тялото.

Неврологични усложнения могат да възникнат при хипотонични и хипертонични състояния. Първият може да доведе до припадъци, докато вторият може да доведе до осмотичен мозъчен оток при бърза рехидратация.

Хиповолемия

Хиповолемията е специфично намаляване на обема на кръвната плазма. Освен това хиповолемията определя дефицита на вода по отношение на обема на кръвта, а не на общото водно съдържание в тялото.

IV приложение на течности и електролити: Интравенозното приложение на течност е едно ефективно лечение на дехидратация при хора.

Хиповолемията е причина за хиповолемичен шок. Шок е всяко състояние, при което телесните течности не са в състояние да циркулират правилно и да оксидират основните органи на човешкото тяло; това води до активиране на компенсаторни механизми, които причиняват допълнителни телесни увреждания, тъй като метаболизмът на тялото се поддържа за известно време.

В случай на хиповолемичен шок, метаболизмът на тъканите е нарушен поради липса на обем на кръвта и затруднява червените кръвни клетки да достигнат до всички тъкани на тялото. Най-често се причинява от силно повръщане, диария, загуба на кръв или кръвоизлив. Други форми на шок с подобни симптоми могат да се дължат на проблеми със сърцето (кардиогенни) или бактериална инфекция (септични).

Възможности за лечение

За лечение на незначителна дехидратация приемът на вода трябва да се увеличи, докато източникът на загуба на течности трябва да се намали или да се спре изобщо. Обикновената вода възстановява само обема на кръвната плазма и инхибира механизма на жаждата, преди нивата на разтвореното вещество да могат да се попълнят.

Твърдите храни могат да допринесат за загуба на течности от повръщане и диария. В по-тежки случаи корекцията на дехидратирано състояние се извършва чрез попълване на необходимата вода и електролити чрез орална рехидратационна терапия или заместване на течности чрез интравенозна терапия (IV капене).

Тъй като оралната рехидратация е по-лесна за осигуряване, това е лечението на избор при лека дехидратация. Разтворите, използвани за интравенозна рехидратация, трябва да бъдат изотонични или хипотонични. Чистата вода, инжектирана във вените, ще доведе до разграждане (лизис) на червените кръвни клетки, което може да причини други проблеми.