Гормоны регулирующие водно солевой обмен — Гормоны регулирующие водно-солевой обмен

Гормоны регулирующие водно солевой обмен

Гормоны регулирующие водно-солевой обмен

Поможем написать любую работу на аналогичную тему

Важнейшие параметры водно-солевого равновесия:

Ø осмотическое давление (давление, производимое молекулами растворенного вещества на полупроницаемые стенки сосуда),

Ø pH, объем внутриклеточной и внеклеточной жидкости.

Изменение этих параметров может привести к ацидозу, алкалозу, дегидратации и отекам тканей.

Основные гормоны, участвующие в регуляции водно-солевого баланса и действующие на дистальные извитые канальцы и собирательные трубочки почек:

o антидиуретический гормон (АДГ, вазопрессин),

o альдостерон,

o предсердный натрийуретический фактор (ПНФ).

Антидиуретический гормон (АДГ) или вазопрессин – пептид, синтезируется в нейронах гипоталамуса в виде предшественника препрогормона, который поступает в аппарат Гольджи и превращается в прогормон. В составе нейросекреторных гранул прогормон переносится в нервные окончания задней доли гипофиза. Во время транспорта он превращается в гормон и хранится в расширениях аксонов задней доли гипофиза, откуда при появлении стимула секретируется в кровоток. Стимул для секреции – повышение ионов натрия и увеличение осмотического давления внеклеточной жидкости.

Механизм действия – существуют 2 типа рецепторов V1 и V2.

Рецептор V2 – находится на клетках-мишенях (собирательные трубочки и дистальные канальцы, относительно непроницаемые для воды). В отсутствии АДГ моча не концентрируется и может выделяться в количестве, превышающем 20 л в сутки. Связывание АДГ с V2 стимулирует аденилатциклазную систему и активацию протеинкиназы А -> фосфорилирует белок аквапорин-2 -> белок встраивается в мембрану собирательных канальцев, образует водные каналы -> избирательная проницаемость для воды (концентрирование мочи).

Рецептор V1 – находится в мембранах гладкомышечных клеток сосудов. Связывание АДГ с V1 приводит к активации фосфолипазы C -> ИН3Ф + ЭР -> высвобождение Ca2+ -> сокращение гладкомышечного слоя сосудов.

Сродство АДГ к V2 больше, чем к V1. Дефицит АДГ -> несахарный диабет.

предсердный натрийуретический фактор( ПНФ) – пептид, синтезирующийся в кардиомиоцитах предсердий и хранящийся в виде прегормона.

Основной фактор, регулирующий его секрецию – повышение АД; другие стимулы – повышение частоты сердцебиений, повышенный уровень катехоламинов и глюкокортикоидов в крови.

Клетки-мишени – почки (расширение приносящих артериол, усиление почечного кровотока, увеличение скорости фильтрации и экскреции ионов натрия) периферические артерии (снижение тонуса гладких мышц, расширение артериол).

Механизм действия – через гуанилатциклазу (цГМФ).

Альдостерон – активный минералокортикоид, синтезирующийся в коре надпочечников их холестерола. Его синтез и секреция стимулируется низкой концентрацией ионов натрия и высокой концентрацией ионов калия в плазме крови; на секрецию также влияют простагландины, адренокортикотропный гормон. Наиболее важное влияние на секрецию оказывает ренин-ангиотензиновая система.

Механизм действия – комплекс гормон-рецептор взаимодействует с ДНК клетки, изменяет скорость транскрипции. Результат действия альдостерона – индукция синтеза белков -> увеличение реабсорбции ионов натрия в канальцах нефронов, что вызывает задержку NaCl в организме и возрастание экскреции калия.

Система ренин-ангиотензин:

Ренин – протеолитический фермент, продуцируемый юкстагломерулярными клетками, расположенными вдоль конечной части приносящих артериол, входящих в почечные клубочки.

Уменьшение АД -> снижение давления в приносящих артериолах клубочка -> стимуляция к секреции ренина. Субстрат для ренина – ангиотензиноген, образующийся в печени. Ангиотензиноген под действием ренина превращается в ангиотензин I (биологически неактивен). Под действием ангиотензин-превращающего фермента (АПФ) ангиотензин I -> ангиотензин II.

Ангиотензин II связывается с рецепторами на поверхности клеток клубочковой зоны коры надпочечников и гладкомышечными клетками -> инозитолфосфатная система.

При участии аминопетидаз ангиотензин II -> ангиотензин III (малая концентрация в крови).

Ангиотензин II оказывает стимулирующее действие на продукцию альдостерона и его секрецию (задержка ионов натрия -> восстановление жидкости в организме). Ангиотензин II оказывает сосудосуживающее действие -> повышение АД.

Гормоны, регулирующие водно-солевой обмен

В организме человека вода составляет ≈60% то массы тела. В ее среде происходят метаболические процессы. Суточная потребность в ней достигает 1,5 – 2 л. В тканях генерируется 350 – 400 мл эндогенной воды.

Из общего количества 5% ее находится в крови, 25% — во внеклеточном матриксе тканей и органов, 70% составляет внутриклеточная вода. Между тремя этими объемами идет постоянный обмен жидкостью.

Хотя регуляторы водно-солевого обмена вырабатываются в разных местах и реализуют свои сигналы разными механизмами, их объединяет то, что они контролируют одни и те же процессы. Их эффекты могут быть разнонаправленными, но в любом случае они достигают одной цели – поддержания постоянства жидкой среды организма. А оно характеризуется величинами осмотического давления, рН и объема внеклеточной жидкости. Изменения этих параметров сопровождаются колебаниями артериального давления, появлением отеков или, напротив, дегидратацией организма, алкалозом, ацидозом.

Поддержание осмотического давления внеклеточной жидкости (плазма крови и жидкость экстрацеллюлярного матрикса тканей и органов), артериального давления достигается изменениями скорости выделения воды и NaCl в почках, регуляцией сосудистого тонуса. К гормонам, контролирующим эти процессы, относятся вазопрессин, атриопептин, альдостерон и тесно с ними сопряженные сигнальные молекулы ренин-ангиотензиновой и кининовой систем.

Вазопрессин – нанопептид (см. рис. 5.1), выделяемый в кровь нейрогипофизом. Его секреция усиливается при снижении объема жидкости в организме (гиповолемия) и повышении осмотического давления крови (гиперосмолярность). Гиповолемия воспринимается барорецепторами, расположенными в каротидных синусах, левом предсердии, дуге аорты. Гиперосмолярность действует через осморецепторы гипоталамуса, роль которых выполняют белки аквапорины 4, образующие водные каналы (см. табл. 7.1). Они структурированы в клеточные мембраны нейросекреторных нейронов гипоталамуса, вырабатывающих вазопрессин.

Боль, стресс, гипоксия, гиперкапния (избыток СО₂ в крови), состояние тревоги, тошнота также стимулируют высвобождение этого гормона, хотя объяснение этому не всегда удается найти.

Атриопептин (предсердный натрийуретический фактор) подавляет выработку вазопрессина (рис. 7.6).

В дистальных извитых канальцах почек антидиуретический эффект вазопрессина реализуется через υ₂-рецепторы по аденилатциклазному пути (см. рис. 4.7). Присоединение гормона к υ₂-рецептору стимулирует образование аденилатциклазой 3′,5’цАМФ. Запускающийся при этом процесс фосфорилирования каскада протеинкиназ приводит к активированию энхансеров, стимулирующих экспрессию генов белка аквапорина 2 (рис. 7.1), молекулы которого встраиваются в апикальные мембраны. Через образующиеся канала вода из первичной мочи поступает в клетки. А базолатеральные мембраны она пересекает простой диффузией. Реализуя эти эффекты, вазопрессин сохраняет необходимый объем жидкости в организме, не влияя не экскрецию натрия. Осмотическое давление внеклеточной жидкости снижается. Моча становится концентрированной. Именно поэтому вазопрессин получил название антидиуретического гормоно (АДГ).

Усиливающаяся реабсорбция воды замыкает петлю обратной регуляции. Через осморецепторы гипоталамуса в нейросекреторные гормоны поступают сигналы, подавляющие образование вазопрессина.

Почечный эффект АДГ проявляется при относительно низком его уровне. В более высоких концентрациях через υ_1а-рецепторы по фосфоинозитидному пути он обеспечивает сокращение гладких мышц стенок сосудов и повышает артериальное давление. Считают, что этот эффект часто физиологического значения не имеет.

Рис. 7.1. Схема антидиуретического действия вазопрессина через υ₂-рецепторы в клетках дистальных извитых канальцев почек. АДГ активирует аденилатциклазу. Образовавшийся 3′,5’цАМФ через каскад протеинкиназ активирует энхансер гена белков аквапоринов 2, через которые реабсорбируется вода.

Аквапорины 2, 4 относятся к семейству мембранных белков – водных каналов, образующих поры для воды. Они обнаружены во многих тканях и органах (табл. 5.2).

Дата добавления: 2015-07-17 | Просмотры: 596 | Нарушение авторских прав

Гормоны, регулирующие водно-солевой обмен

Кафедра биохимии

Зав. каф. проф., д.м.н.

ЛЕКЦИЯ № 25

Тема: Водно-солевой и минеральный обмен

Факультеты: лечебно-профилактический, медико-профилактический, педиатрический.

Водно-солевой обмен – обмен воды и основных электролитов организма (Na + , K + , Ca 2+ , Mg 2+ , Cl — , HCO₃ — , H₃PO₄).

Электролиты – вещества, диссоциирующие в растворе на анионы и катионы. Их измеряют в моль/л.

Неэлектролиты – вещества, недиссоциирующие в растворе (глюкоза, креатинин, мочевина). Их измеряют в г/л.

Минеральный обмен – обмен любых минеральных компонентов, в том числе и тех, которые не влияют на основные параметры жидкой среды в организме.

Вода – основной компонент всех жидкостей организма.

Биологическая роль воды

1. Вода является универсальным растворителем для большинства органических (кроме липидов) и неорганических соединений.
2. Вода и растворенные в ней вещества создают внутреннюю среду организма.
3. Вода обеспечивает транспорт веществ и тепловой энергии по организму.
4. Значительная часть химических реакций организма протекает в водной фазе.
5. Вода участвует в реакциях гидролиза, гидратации, дегидратации.
6. Определяет пространственное строение и свойства гидрофобных и гидрофильных молекул.
7. В комплексе с ГАГ вода выполняет структурную функцию.

ОБЩИЕ СВОЙСТВА ЖИДКОСТЕЙ ОРГАНИЗМА

Все жидкости организма характеризуются общими свойствами: объемом, осмотическим давлением и величиной рН.

Объем. У всех наземных животных жидкости составляет около 70% от массы тела.

Распределение воды в организме зависит от возраста, пола, мышечной массы, телосложения и количества жира. Содержание воды в различных тканях распределяется следующим образом: легкие, сердце и почки (80%), скелетная мускулатура и мозг (75%), кожа и печень (70%), кости (20%), жировая ткань (10%). В целом, у худых людей меньше жира и больше воды. У мужчин на воду приходится 60%, у женщин — 50% от массы тела. У пожилых людей больше жира и меньше мышц. В среднем в организме мужчин и женщин старше 60 лет содержится соответственно 50% и 45% воды.

При полном лишении воды смерть наступает через 6-8 дней, когда количество воды в организме снижается на 12%.

Вся жидкость организма разделена на внутриклеточный (67%) и внеклеточный (33%) бассейны.

Внеклеточный бассейн (экстрацеллюлярное пространство) состоит из:

1. Внутрисосудистой жидкости;

2. Интерстициальной жидкости (межклеточная);

3. Трансцеллюлярной жидкости (жидкость плевральной, перикардиальной, перитонеальной полостей и синовиального пространства, цереброспинальная и внутриглазная жидкость, секрет потовых, слюнных и слезных желез, секрет поджелудочной железы, печени, желчного пузыря, ЖКТ и дыхательных путей).

Между бассейнами жидкости интенсивно обмениваются. Перемещение воды из одного сектора в другой происходит при изменении осмотического давления.

Осмотическое давление –это давление, которое создают все растворенные в воде вещества. Осмотическое давление внеклеточной жидкости определяется главным образом концентрацией NaCl.

Внеклеточная и внутриклеточная жидкости значительно отличаются по составу и концентрации отдельных компонентов, но общая суммарная концентрация осмотически активных веществ примерно одинакова.

рН – отрицательный десятичный логарифм концентрации протонов. Величина рН зависит от интенсивности образования в организме кислот и оснований, их нейтрализации буферными системами и удалением из организма с мочой, выдыхаемым воздухом, потом и калом.

В зависимости от особенности обмена, величина рН может заметно отличаться как внутри клеток разных тканей, так и в разных отсеках одной клетки (в цитозоле кислотность нейтральная, в лизосомах и в межмембранном пространстве митохондрий — сильно кислая). В межклеточной жидкости разных органов и тканей и плазме крови величина рН, как и осмотическое давление, относительно постоянная величина.

РЕГУЛЯЦИЯ ВОДНО-СОЛЕВОГО БАЛАНСА ОРГАНИЗМА

В организме водно-солевой баланс внутриклеточной среды поддерживается постоянством внеклеточной жидкости. В свою очередь, водно-солевой баланс внеклеточной жидкости поддерживается через плазму крови с помощью органов и регулируется гормонами.

Органы, регулирующие водно-солевой обмен

Поступление воды и солей в организм происходит через ЖКТ, этот процесс контролируется чувством жажды и солевым аппетитом. Выведение излишков воды и солей из организма осуществляют почки. Кроме того, воду из организма выводят кожа, легкие и ЖКТ.

Баланс воды в организме

Поступление	Выведение
1,1-1,4л жидкая пища через ЖКТ	1,2-1,5л с мочой через почки
0,8-1л твердая пища через ЖКТ	0,5-0,6л испаряется через кожу
0,3л метаболическая вода	0,4л с выдыхаемым воздухом через легкие
0,1-0,3л с калом через ЖКТ
Итого: 2,2-2,7л	Итого: 2,2-2,7л

Для ЖКТ, кожи и легких выведение воды является побочным процессом, который происходит в результате выполнения ими своих основных функций. Например, ЖКТ теряет воду, при выделении из организма непереваренных веществ, продуктов метаболизма и ксенобиотиков. Легкие теряют воду при дыхании, а кожа при терморегуляции.

Изменения в работе почек, кожи, легких и ЖКТ может привести к нарушению водно-солевого гомеостаза. Например, в жарком климате, для поддержания температуры тела, кожа усиливает потовыделение, а при отравлениях, со стороны ЖКТ возникает рвота или диарея. В результате усиленной дегидратации и потери солей в организме возникает нарушение водно-солевого баланса.

Гормоны, регулирующие водно-солевой обмен

Антидиуретический гормон (АДГ), или вазопрессин — пептид с молекулярной массой около 1100 Д, содержащий 9 АК, соединённых одним дисульфидным мостиком.

АДГ синтезируется в нейронах гипоталамуса, переносится в нервные окончания задней доли гипофиза (нейрогипофиз).

Высокое осмотическое давление внеклеточной жидкости активирует осморецепторы гипоталамуса, в результате возникают нервные импульсы, которые передаются в заднюю долю гипофиза и вызывают высвобождение АДГ в кровоток.

АДГ действует через 2 типа рецепторов: V₁, и V₂.

Главный физиологический эффект гормона, реализуется V₂ рецепторы, которые находятся на клетках дистальных канальцев и собирательных трубочек, которые относительно непроницаемы для молекул воды.

АДГ через V₂ рецепторы стимулирует аденилатциклазную систему, в результате фосфорилируются белки, стимулирующие экспрессию гена мембранного белка — аквапорина-2. Аквапорин-2 встраивается в апикальную мембрану клеток, образуя в ней водные каналы. По этим каналам вода пассивной диффузией реабсорбируется из мочи в интерстициальное пространство и моча концентрируется.

В отсутствие АДГ моча не концентрируется (плотность 20л/сут), что приводит к дегидратации организма. Это состояние называется несахарный диабет.

Причиной дефицита АДГ и несахарного диабета являются: генетические дефекты синтеза препро-АДГ в гипоталамусе, дефекты процессинга и транспорта проАДГ, повреждения гипоталамуса или нейрогипофиза (например, в результате черепно-мозговой травмы, опухоли, ишемии). Нефрогенный несахарный диабет возникает вследствие мутации гена рецептора АДГ типа V₂.

Рецепторы V₁ локализованы в мембранах ГМК сосудов. АДГ через рецепторы V₁ активирует инозитолтрифосфатную систему и стимулирует высвобождение Са 2+ из ЭР, что стимулирует сокращение ГМК сосудов. Сосудосуживающий эффект АДГ проявляется при высоких концентрациях АДГ.