A vízmérleg határtalan anatómiája és élettana

A folyadék előre elkészített vízként, elfogyasztott ételként és italként, kisebb mértékben anyagcsere-vízként juthat be a szervezetbe.

Tanulási célok

Ismertesse a vízbevitel szabályozását a szervezetben

Key Takeaways

Főbb pontok

Állandó vízellátásra van szükség a normál fiziológiai tevékenységek, például légzés, izzadás és vizeletürítés során elvesztett folyadékok pótlásához.
A szomjúság a hipotalamusz által keltett érzés, amely az organizmusokat a víz befogadására készteti.
A vér fokozott ozmolaritása az ozmoreceptorokra hat, amelyek vagy közvetlenül stimulálják a hipotalamust, vagy az angiotenzin II felszabadulását idézik elő, hogy a hipotalamust szomjúságra ösztönözzék.
A renin –angiotenzin rendszer fokozza a szomjúságot, mint a vér mennyiségének növelését. Magas plazma ozmolaritás, alacsony vérmennyiség, alacsony vérnyomás és a szimpatikus idegrendszer stimulálása aktiválja.

Kulcsszavak

szomjúság: Az az érzés, amely az organizmusokat a víz lenyelésére készteti. Alapvető túlélési ösztönnek számít.
ozmoreceptorok: Szenzoros receptorok, amelyek elsősorban a hipotalamuszban vagy a makula densa-ban találhatók, és amelyek észlelik a vér oldott anyag koncentrációjának változását.

Víz fogyasztás

A folyadék előformált vízként, elfogyasztott ételként és italként, kisebb mértékben metabolikus vízként juthat be a szervezetbe, amely az aerob légzés és a dehidratációs szintézis melléktermékeként keletkezik. Állandó ellátásra van szükség a normál fiziológiai tevékenységek, például légzés, izzadás és vizeletürítés során elvesztett folyadékok pótlásához.

A tápanyagok biokémiai anyagcseréjéből keletkező víz biztosítja az ízeltlábúak és a sivatagi állatok napi vízigényének jelentős részét, de az ember szükséges bevitelének csak kis részét biztosítja. Normál nyugalmi állapotban a bevitt folyadékok vízmennyisége körülbelül 2500 ml/nap.

A testvíz homeosztázisát elsősorban a bevitt folyadékok szabályozzák, ami viszont a szomjúságtól függ. A szomjúság az az alapvető ösztön vagy késztetés, amely a szervezetet vízfogyasztásra készteti.

A szomjúság olyan érzés, amelyet a hipotalamusz, az emberi test szomjúságközpontja hoz létre. A szomjúság a vérmennyiség szabályozásának fontos eleme, amelyet lassan szabályoz a homeosztázis.

Hypothalamus által közvetített szomjúság

Az ozmoreceptor egy szenzoros receptor, amely érzékeli az ozmotikus nyomás változását, és elsősorban a legtöbb homeoterm organizmus hipotalamuszában található meg. Az ozmoreceptorok észlelik a plazma ozmolaritásának változásait (vagyis a vérben oldott oldott anyagok koncentrációját).

Amikor a vér ozmolaritása megváltozik (többé-kevésbé híg), megváltozik a víz diffúziója az ozmoreceptor sejtekbe és azokból. Vagyis a sejtek tágulnak, ha a vérplazma hígabb és nagyobb koncentrációval összehúzódik.

Amikor az ozmoreceptorok magas plazma ozmolaritást észlelnek (gyakran az alacsony vérmennyiség jele), jeleket küldenek a hipotalamuszba, ami a szomjúság biológiai érzetét kelti. Az ozmoreceptorok serkentik a vazopresszin (ADH) szekrécióját is, amely elindítja azokat az eseményeket, amelyek normál szintre csökkentik a plazma ozmolaritását.

A hipotalamusz: A hipotalamusz az emberi test szomjúságközpontja.

Renin – angiotenzin rendszer által közvetített szomjúság

A szomjúság kiváltásának másik módja az angiotenzin II, a renin – angiotenzin rendszerben részt vevő hormonok egyike. A renin – angiotenzin rendszer egy komplex homeosztatikus út, amely a vér térfogatával, valamint a plazma ozmolaritásával és vérnyomásával foglalkozik.

A nephron Henle felemelkedő hurokjának falaiban található makula densa sejtek egy másik típusú ozmoreceptorok; ugyanakkor a hipotalamusz helyett a juxtaglomeruláris apparátust (JGA) stimulálja. Amikor a makula densa-t magas ozmolaritás stimulálja, a JGA renint szabadít fel a véráramba, amely az angiotenzinogént angiotenzinné I. hasítja. Az angiotenzin I-t a tüdőben lévő ACE alakítja angiotenzinné II. Az ACE egy hormon, amelynek számos funkciója van.

Az angiotenzin II a hipotalamuszra hatással van a szomjúságérzetre. Érszűkületet is okoz, és az aldoszteron felszabadulása fokozott vízfelszívódást okoz egy olyan mechanizmusban, amely nagyon hasonló az ADH-hoz.

Ne feledje, hogy a renin – angiotenzin rendszert, és ezáltal a szomjúságot a megnövekedett plazma ozmolaritásán vagy a vér térfogatának csökkenésén kívül más ingerek is okozhatják. Például a szimpatikus idegrendszer stimulálása és az alacsony vérnyomás a vesékben (csökkent GFR) stimulálja a renin – angiotenzin rendszert és fokozza a szomjúságot.

A vízmennyiség szabályozása

A folyadék háromféleképpen távozhat a testből: vizelés, ürítés (ürülék) és izzadás (izzadás).

Tanulási célok

Írja le az emberek vízkibocsátásának szabályozását

Key Takeaways

Főbb pontok

A folyadékmennyiség nagy része vizelettel történik. A folyadék egy része elveszik az izzadás révén (a test hőmérséklet-szabályozó mechanizmusának része), és vízgőzként a lejárt levegőben.
A test homeosztatikus szabályozó mechanizmusai biztosítják az egyensúly fenntartását a folyadékgyarapodás és a folyadékveszteség között. Ebben nagy szerepet játszanak az ADH (antidiuretikus hormon, más néven vazopresszin) és az aldoszteron hormonok.
Ha a test folyadékhiányossá válik, az osmoreceptorok megnövekedett plazma ozmolaritást érzékelnek. Ez az ADH szekréciójának növekedését eredményezi, ami a folyadék visszatartását a vesében és a vizeletmennyiség csökkenését okozza.
Az aldoszteron a renin - angiotenzin rendszer fő végterméke, és növeli az ATPáz szivattyúk expresszióját a nephronban, ami nátrium kotranszport révén fokozza a víz visszaszívódását.
Az ADH növeli a víz felszívódását azáltal, hogy növeli a nephron vízáteresztő képességét, míg az aldoszteron mind a nátrium, mind a víz visszaszívódását növeli.

Kulcsszavak

ozmoreceptorok: Szenzoros receptorok, elsősorban a hipotalamuszban találhatók, amelyek észlelik a plazma ozmolaritásának változásait és hozzájárulnak a test folyadékegyensúlyának szabályozásához.
vizelethajtó hormon: A legtöbb emlősben található neurohipofiziális hormon, amely felelős a vese nephronok gyűjtőcsatornáiban a víz felszívódásának fokozásáért.
aldoszteron: Kortikoid hormon, amelyet a mellékvesekéreg választ ki, és amely szabályozza a nátrium és a kálium egyensúlyát, és ezáltal a szervezetben a víz egyensúlyát.

Víz kimenet

A folyadék háromféleképpen távozhat a testből:

Vizelés
Kiválasztás (széklet)
Izzadás (izzadás)

A folyadékmennyiség nagy része vizeletürítésből származik, kb. 1500 ml/nap (kb. 1,59 qt/nap) normál felnőtt nyugalmi állapotban. A folyadék egy része elveszik az izzadás révén (a test hőmérséklet-szabályozó mechanizmusának része) és vízgőzként a lejárt levegőben; ezeket a folyadékveszteségeket azonban nagyon csekélynek tekintik.

A test homeosztatikus szabályozó mechanizmusai állandó belső környezetet tartanak fenn, biztosítva az egyensúly fenntartását a folyadékgyarapodás és a folyadékveszteség között. Az ADH hormonok (antidiuretikus hormon, más néven vazopresszin) és az aldoszteron, a renin – angiotenzin rendszer által létrehozott hormon fontos szerepet játszanak ebben az egyensúlyban.

Ha a test folyadékhiányossá válik, megnő a hormonok szekréciója, ami a megnövekedett tubuláris visszaszívás és a vizeletmennyiség csökkenése miatt a vesében visszatartja a vizet. Ezzel ellentétben, ha a folyadék szintje túlzott, akkor ezeknek a hormonoknak a szekréciója elnyomódik, és kevesebb folyadékretenciót eredményez a vesében, és a megnövekedett vizelet mennyiségének növekedését eredményezi a csökkent folyadékretenció miatt.

ADH visszajelzés

Ha a vér térfogata túl alacsony lesz, a plazma ozmolaritása megnő az oldott anyag/térfogat víznél magasabb koncentrációja miatt. A hipotalamuszban található ozmoreceptorok észlelik a megnövekedett plazma ozmolaritást és stimulálják a hátsó hipofízist az ADH kiválasztására.

Az ADH hatására a disztális tekercselt cső és a gyűjtőcsatorna falai vízáteresztővé válnak - ez drasztikusan megnöveli a csőszerű visszaszívás során újból felszívódó víz mennyiségét. Az ADH vazokonstriktív hatással is rendelkezik a szív- és érrendszerben, ami a hipovolémiás sokk (túlzott folyadékvesztés vagy vérzés okozta sokk) egyik legfontosabb kompenzációs mechanizmusává teszi.

Aldoszteron visszajelzés

Az aldoszteron egy szteroid hormon (kortikoid), amely a renin – angiotenzin rendszer végén termelődik. A renin – angiotenzin rendszer felülvizsgálatához az alacsony vérmennyiség a juxtaglomeruláris készüléket különféle módokon aktiválja, hogy a renint szekretálja. A renin hasítja az angiotenzin I-t a máj által előállított angiotenzinogénből. A tüdőben lévő angiotenzin-konvertáló enzim (ACE) az angiotenzin I-t angiotenzin II-vé alakítja. Az angiotenzin II-nek számos hatása van (például fokozza a szomjúságot), de az aldoszteron felszabadulását a mellékvese kéregéből is okozza.

Az aldoszteronnak számos hatása van, amelyek részt vesznek a vízmennyiség szabályozásában. A disztális tekercselt tubulus és a gyűjtőcsatorna hámsejtjeiben található ásványi kortikoid receptorokra hat, hogy növelje a Na +/K + ATPáz szivattyúk expresszióját és aktiválja ezeket a szivattyúkat. Ez nagymértékben megnöveli a nátrium és a víz újrafelszívódását (ami a nátriumot ozmotikusan követi a szállítmányozás révén), miközben a kálium kiválasztódását okozza a vizeletben.

Az aldoszteron növeli a víz visszaszívódását; mindazonáltal magában foglalja a nátrium és a kálium cseréjét, amelyet az ADH újraszabályozási szabályozása nem tartalmaz. Az aldoszteron szintén hasonló ion-kiegyensúlyozó hatást vált ki a vastagbélben és a nyálmirigyekben is.

A renin – angiotenzin rendszer sematikus ábrája: A vérnyomást és a plazma ozmolaritását szabályozó renin – angiotenzin rendszer áttekintése.

Nitrogénes hulladék szárazföldi állatokban: a karbamid ciklus

A karbamid, egy nitrogén-tartalmú hulladék, a végtermék a vizelettel ürül, amikor az állatok ammóniát metabolizálnak, például emlősök.

Tanulási célok

Beszélje meg a karbamid ciklust

Key Takeaways

Főbb pontok

Az urreotelikus állatok, beleértve az emlősöket is, karbamidot termelnek, mint fő nitrogéntartalmú hulladékanyagot.
2 NH3 + CO2 + 3 ATP + H2O → H2N-CO-NH2 + 2 ADP + 4 Pi + AMP az a kémiai reakció, amelynek során a mérgező ammónia karbamiddá alakul.
A karbamidciklus magában foglalja az L-ornitin aminosav többlépcsős (öt különböző enzim által végrehajtott) átalakítását különböző intermedierekké, mielőtt regenerálódna.

Kulcsszavak

ureotelikus: állatok, amelyek elsődleges nitrogén-tartalmú karbamidot választanak ki
ornitin: aminosav, amely köztitermékként szolgál a karbamid bioszintézisében
karbamid: vízben oldódó szerves vegyület, CO (NH2) 2, amely a fehérjék metabolizmusával képződik és kiválasztódik a vizelettel

Nitrogénes hulladék szárazföldi állatokban: a karbamid ciklus

Az emlősök, beleértve az embereket is, a karbamid elsődleges termelői. Mivel elsődleges nitrogén-tartalmú termékként karbamidot választanak ki, ureotelikus állatoknak nevezik őket. A karbamid fontos szerepet játszik a nitrogéntartalmú vegyületek állatok általi metabolizmusában. Az emlősök vizeletében ez a fő nitrogéntartalmú anyag. A karbamid színtelen, szagtalan szilárd anyag, vízben jól oldódik és gyakorlatilag nem mérgező. Vízben oldva sem savas, sem lúgos. A test számos folyamatban használja, a legjelentősebb a nitrogén kiválasztása. A karbamidot széles körben használják műtrágyákban, mint kényelmes nitrogénforrást. A vegyipar számára is fontos alapanyag.

Az emlősökön kívül a karbamid megtalálható a kétéltűek vizeletében, valamint néhány halban. Érdekes, hogy az ebihal üríti ki az ammóniát, de a metamorfózis során áttér a karbamidtermelésre. Az embereken kívül a karbamid a hulladék nitrogén hordozója mellett szerepet játszik a nefronok ellenáramú csererendszerében is, amely lehetővé teszi a víz és a kritikus ionok újbóli felszívódását a kiválasztott vizeletből. Ez az antidiuretikus hormon által vezérelt mechanizmus lehetővé teszi a test számára a hiperozmotikus vizelet létrehozását, amelynek az oldott anyagok koncentrációja magasabb, mint a vérplazmában. Ez a mechanizmus fontos a vízveszteség megelőzése, a vérnyomás fenntartása és a nátriumionok megfelelő koncentrációjának fenntartása érdekében a vérplazmákban.

A karbamidciklus az elsődleges mechanizmus, amellyel az emlősök az ammóniát karbamiddá alakítják. A karbamid a májban keletkezik és kiválasztódik a vizelettel. Az ammónia karbamiddá történő átalakításának általános kémiai reakciója 2 NH3 (ammónia) + CO2 + 3 ATP + H2O → H2N-CO-NH2 (karbamid) + 2 ADP + 4 Pi + AMP.

A karbamidciklus öt közbenső lépést alkalmaz, amelyeket öt különböző enzim katalizál, hogy az ammóniát karbamiddá alakítsa. Az L-ornitin aminosavat különböző köztitermékekké alakítják, mielőtt a karbamidciklus végén regenerálódnának. Ezért a karbamid ciklust ornitin ciklusnak is nevezik. Az ornitin-transzkarbamiláz enzim a karbamid ciklus kulcsfontosságú lépését katalizálja. Hiánya az ammónia mérgező szintjének felhalmozódásához vezethet a szervezetben. Az első két reakció a mitokondriumokban, míg az utolsó három reakció a citoszolban fordul elő.

Karbamid ciklus: A karbamid ciklus az ammóniát karbamiddá alakítja öt lépésben, amely öt különböző enzim katalizálását tartalmazza.

Vízegyensúly-rendellenességek

A kiszáradás a test folyadékának túlzott vesztesége.

Tanulási célok

Írja le a vízháztartási problémák miatti rendellenességeket

Key Takeaways

Főbb pontok

A dehidrációnak három típusa van: hipotonikus vagy hiponatrémiás, hipertóniás vagy hipernatrémiás, valamint izotóniás vagy izonatrémiás.
A hipotóniás dehidráció elsősorban az elektrolitok, különösen a nátrium vesztesége.
A hipertóniás dehidráció elsősorban a vízveszteség.
Az izotóniás dehidráció a víz és az elektrolitok egyenlő vesztesége.
A hipvolémia a vér térfogatának elvesztése, és hipovolémiás sokkot okozhat. Emberben a dehidráció leggyakoribb típusa az izotóniás (izonatraemiás) dehidráció.
A vízháztartási rendellenességeket általában a vízbevitel növelésével és a folyadékveszteség csökkentésével vagy megállításával kezelik.

Kulcsszavak

izotóniás: Az oldatok összehasonlításakor az izotóniás oldat ozmolaritása (ionkoncentrációja) megegyezik az oldattal, amelyhez összehasonlítjuk.
vérplazma: A vér szalmaszínű/halványsárga, folyékony összetevője, amely általában a teljes vér vérsejtjeit szuszpenzióban tartja.
elektrolit: Bármely különféle ion (például nátrium vagy klorid), amely szabályozza a sejtek elektromos töltését és a membránjukon átáramló víz áramlását.

Vízegyensúly-rendellenességek

A fiziológiában és az orvostudományban a dehidrációt (hipohidrációt) a testfolyadék túlzott veszteségeként definiálják. Ez szó szerint a víz eltávolítása egy tárgyból. Fiziológiai szempontból azonban folyadékhiánnyal jár egy szervezetben.

A kiszáradás fiziológiai hatásainak nagy része az ionkoncentráció változásainak tudható be, amelyek a kiszáradás következtében jelentkezhetnek. Alternatív megoldásként hipovolémia fordulhat elő maga a vérmennyiség csökkenése miatt.

Kiszáradás

A dehidrációnak három típusa van, amelyek eltérnek az ionkoncentrációk változásának típusától:

Hipotonikus - elsősorban az elektrolitok vesztesége, különösen a nátrium. A hipotonikus dehidráció csökkent plazma ozmolaritást okoz.
Hypertonikus - elsősorban vízveszteség. A hipertóniás dehidráció fokozott plazma ozmolaritást okoz.
Izotóniás - egyenlő víz- és elektrolitveszteség. Az izotóniás dehidráció nem változtatja meg a plazma ozmolaritását, de csökkenti a plazma teljes térfogatát. Az izotóniás dehidráció a dehidráció leggyakoribb típusa.

További szövődmények is előfordulhatnak. Hypotonikus dehidráció esetén az intravaszkuláris víz elmozdul az extravaszkuláris térbe, és eltúlozza az intravaszkuláris térfogat-kimerülést a test teljes vízveszteségének adott mennyiségére.

Neurológiai szövődmények előfordulhatnak hipotóniás és hipertóniás állapotokban. Előbbi görcsrohamokhoz, míg utóbbi ozmotikus agyödémához vezethet gyors rehidratáláskor.

Hypovolemia

A hipovolémia kifejezetten a vérplazma térfogatának csökkenése. Ezenkívül a hipovolémia a vízhiányt a vér térfogata, nem pedig a test általános víztartalma alapján határozza meg.

IV folyadék és elektrolit beadása: A folyadék intravénás beadása az dehidratáció egyik hatékony kezelési módja az embereknél.

A hipovolémia a hipovolémiás sokk oka. A sokk minden olyan állapot, amelyben a test folyadékai nem képesek megfelelően keringeni és oxigénnel ellátni az emberi test fő szerveit; ez kompenzációs mechanizmusok aktiválódását okozza, amelyek további testi károsodásokat okoznak, mivel a test anyagcseréje egy ideig fennmarad.

Hipovolémiás sokk esetén a szövetek anyagcseréje a vér térfogatának hiánya miatt károsodik, és megnehezíti a vörösvérsejtek számára a test összes szövetének elérését. Leggyakrabban súlyos hányás, hasmenés, vérveszteség vagy vérzés okozza. A hasonló tünetekkel járó sokk egyéb formái a szívproblémák (kardiogén) vagy a bakteriális fertőzések (szeptikus) következményei lehetnek.

Kezelési lehetőségek

A kisebb dehidráció kezelésére meg kell növelni a vízbevitelt, míg a folyadékvesztés forrását csökkenteni kell, vagy teljesen le kell állítani. A sima víz csak a vérplazma térfogatát állítja helyre és gátolja a szomjúság mechanizmusát, mielőtt az oldott anyag szintje pótolható lenne.

A szilárd ételek hozzájárulhatnak a hányás és hasmenés okozta folyadékvesztéshez. Súlyosabb esetekben a dehidratált állapot korrekciója a szükséges víz és elektrolitok pótlásával történik orális rehidrációs terápiával vagy folyadékpótlással intravénás terápiával (IV csepp).

Mivel az orális rehidratálást könnyebb biztosítani, ez az enyhe kiszáradás választott kezelési módja. Az intravénás rehidratáláshoz használt oldatoknak izotóniásnak vagy hipotonikusnak kell lenniük. A vénákba injektált tiszta víz a vörösvértestek lebomlását (lízisét) okozza, amely más problémákat okozhat.