• Odporność komórkowa swoista i nieswoista.

Pierwszorzędową rolę odgrywają limf.T i kom.NK, pomocniczą-makrofagi , granulocyty, eozynofile i bazofile oraz p-ciała

Limf.T--2 podgrupy

-Limf.T CD4- pod wpływem immunogenów i mitogenów wydzielają ytokiny, które aktywują limf.B i T( w tym CD8). Wydzielane cytokiny to :IL-2,4,5,6,10,interferon gamma, czynnik martwicy nowotworów(TNF)

-Limf.T CD8- niszczą kom.zawierające obce antygeny(np. te w których rozwijaja się wirusy), hamuja aktywację limfocytów B wywołaną przez limf.T CD4. Nadmiar limf.T CD8 lub niedobór CD4 prowadzi do osłabienia lub zaniku reakcji kom. Przy prawidłowym stosunku prawidłowa reakcja.

-limf.NK CD16-aktywność cytotoksyczna, niszczą kom. w których rozwijają się wirusy, nowotworowe. Limf.NK i T CD8(cytotoksyczne ) niszcza te kom.np.perforyna(uszkadza bł.kom. tworząc otworki),IL-12(wzmaga akt.NK)

Limf.T CD8-----T cytotoksyczne

IL

Proliferacja

Limf T supresorowe hamuja odp. limf B i T(także T-helperow),rozwijają się wolniej niż cytotoksyczne ;współdziałają w zakończeniu odp. immunologicznej.

Przy drugim kontakcie z antygenem rozwijana jest reakcje późnej nadwrażliwości(wykazuje nadmierną siłę i może być patologiczna)

4 typy odp. immunolog. -mogą występować równolegle:

typI - u osób uczulonych na antygeny środowiskowe. Objawy-katar sienny, astma oskrzelowa

alergen(antygen)-pow.wytworzenie IgE. IgE łączy się z rec. kom. tucznej gdy dochodzi do kontaktu z alregenem ten łaczy się z IgE na kom.tucznych dochodzi do degranulacji i uwolnienia mediatorów reakcji alergicznej ; jest to rodzaj odp szybkiej

typII-nieszcenie własnych lub obcych kom przez limf cytotoksyczne przy udziale p-ciał

p-ciało+antygenfagocytoza

atak limf.Tcytotoksycznych

typIII-usuwanie kompelksów antygen-przeciwciało nie jest wystaczajace (powstaje ich dużo)krążą we krwi (choroba uogólniona), gromadza się w narządach(uszkodzenie ich funkcji-rózne choroby ukladowe)

typIV- nadwrazliwość kontaktowa-miejscowy wyprysk(limfocyty,makrofagi)-nadwrażliwość typu tuberkulinowego,naciek zapalny w miejscu wstrzyknięcia

• Odporność humoralna swoista i nieswoista.

Organizm człowieka ma dziedzicznie wyznaczoną specyfikę struktury i bardzo dokładnego składu chemicznego, zwłaszcza w zakresie najbardziej swoistych białek. Każdy organizm musi tej tożsamości bronić przez całe życie, gdyż nieustannie narażony jest na wnikanie z zewnątrz i powstawanie w jego wnętrzu substancji obcych, szkodliwych, trujących, szczególnie pochodzenia białkowego, które zagrażają suwerenności i porządkowi wewnętrznemu. Z zewnątrz usiłują wniknąć do każdego organizmu bakterie, wirusy, grzyby, pyłki roślin, pyły organiczne i inne podobne, a wewnątrz ciągle lub w specjalnych okolicznościach pojawiają się własne komórki obumarłe, uszkodzone, nowotworowe oraz niektóre przeważnie wielkocząsteczkowe produkty przemiany materii.

Aby nie dopuścić do utraty własnej tożsamości przez wbudowywanie w swoje struktury elementów obcych, które nie utraciły resztek swoistości organizmów ich pochodzenia, i nie dać się zatruwać substancjami obcymi, z dużą sprawnością trzeba je nieustannie rozpoznawać, unieszkodliwiać, lokalizować i usuwać na zewnątrz, a także zapobiegać ich przenikaniu do środowiska wewnętrznego. Wszystko to składa się razem na odporność.

Najogólniej odporność dzieli się na nieswoistą - dziedziczną i swoistą - nabytą.

Odporność można nabyć różnymi drogami - oczywiście w odporności specyficznej.

Jeśli wykształciła się po przejściu zarażenia lub po podaniu szczepionki, wówczas nazywa się ją nabytą czynną. Ponadto u człowieka (i innych ssaków) istnieje dodatkowy mechanizm przekazywania podstawowych przeciwciał poprzez łożysko - to jest odporność nabyta naturalnie, bierna (umożliwia noworodkowi przetrwanie pierwszych dni życia). W sytuacji krytycznej można wstrzyknąć komuś gotowe przeciwciała lub uczulone limfocyty. Będzie on miał więc odporność nabytą sztucznie, bierną.

Odporność swoista lub immunologiczna.

Skierowana jest przeciwko konkretnemu antygenowi i polega na tym, że pod ich wpływem wytwarzają się wysoce swoiste substancje białkowe zwane przeciwciałami. Przeciwciała szczególnie wybiórczo łączą się z antygenami. Powodując ich neutralizację polegającą na pozbawieniu ich chorobotwórczości. Antygeny są to wielkocząsteczkowe substancje białkowe, zawierające cechy organizmu z którego pochodzą lub są to nieswoiste mniejsze związki. Antygeny mogą pochodzić z obcych komórek lub z wnętrza własnego organizmu.

Antygeny odznaczają się:

1) antygenowością - antygen posiada determinante antygenową - epitop (elementy struktury), które swoiście łączą się z przeciwciałem.

2) immunogenność - nie posiadają jej wszystkie antygeny, organizm odpowiada na wprowadzenie do jego wnętrza antygenu, poprzez wytworzenie swoistego przeciwciała.

Przeciwciała (immunoglobuliny) są to swoiste gammaglobuliny, wytwarzane głównie w limfocytach T i komórkach plazmatycznych. A także w limfocytach B, które selektywnie reagują z odpowiadającym im anygenem.

Przeciwciała mogą być zlokalizowane w błonie komórkowej tworząc receptory dla antygenu, głównie w limfocytach T. Mogą być również wydzielane do osocza lub płynów ustrojowych np. komórki plazmatyczne.

Przeciwciała skierowane przeciw wielu determinantom antygenowym tego samego antygenu to przeciwciała poliklonalne, natomiast skierowane przeciw jednej determinancie antygenowej to przeciwciała monoklonalne.

Każda immunoglobulina zbudowana jest z dwóch łańcuchów lekkich (istnieją ich dwa rodzaje kappa i lambda), oraz dwóch łańcuchów ciężkich. Łąńcuchy w immunoglobulinach są ze sobą połączone mostkami disiarczkowymi. Ze względu na różną budowę łańcuchów ciężkich imunoglobuliny dzielą się na pięć klas.

IgA	Występują w wydzielinach ( łzy, pot, ślina )
IgD	Występują na powierzchni limfocytów B, a wiążąc się z antygenem pobudzają je do produkcji przeciwciał.
IgE	Występują głównie w błonach śluzowych i w skórze oraz na powierzchni mastocytów
IgG	Jest ich najwięcej, bo aż 80% wszystkich immunoglobulin. Posiadają zdolność przechodzenia przez łożysko z krwi matki do krwi płodu. Przy pierwszym kontakcie z anygenem organizm produkuje w pierwszej kolejności przeciwciała klasy G. Po ponownym kontakcie z tym samym antygenem przeważ produkcja przeciwciał z klasy G.
IgM	Powstają w odpowiedzi na pierwszy kontakt z antygenem, do tej klasy należą między innymi naturalne przeciwciała przeciwko antygenom układu ABO

Rozróżniamy odporność humoralną i komórkową.

Odporność humoralna ( z udziałem przeciwciał )

Gdy do organizmu dostaną się wirusy, bakterie lub inne obce białka oraz inne substancje to zostają pochłonięte przez makrofagi. Degradują one w swojej cytoplazmie wchłonięte antygeny oraz eksponują jego część z białkami głównego układu zgodności tkankowej MHC na swojej powierzchni. Makrofagi kontaktują się wtedy z limfocytami.

Limfocyty T4 ulegają aktywacji wtedy, gdy wiążą się równocześnie z antygenem i białkiem MHC klasy II znajdującym się na powierzchni makrofaga. Następnie limfocyty T4 oddziałują na limfocyty B, aktywując je i pobudzając do proliferacji i transformacji w komórki pamięci B i komórki plazmatyczne. Plazmocyty wydzielają dużą ilość przeciwciał do krwi krążącej. Limfocyty B mogą także wiązać wolne antygeny we krwi i chłonce, ale wówczas wymagają one kontaktu z limfocytami T4 pomagającymi, aby mogły ulec dojrzewaniu i różnicowaniu. Antygeny mogą także być prezentowane limfocytom T4 przez inne komórki.

Są to komórki APCs - komórki prezentujące antygen i obejmują one komórki naskórka - dendrocyty ziarniste bezbarwnikowe, Langerhansa, komórki dendrytyczne w węzłach chłonnych i w śledzionie, komórki welonowate krążące we krwi oraz komórki mikrogleju w ośrodkowym układzie nerwowym.

Wirusy

Odporność komórkowa

Odporność komórkowa jest przekazywana przez limfocyty T8. Są one aktywowane wtedy, gdy są eksponowane z antygenem i białkiem MHC klasy I na powierzchni komórki prezentującej antygen. Są także aktywowane , wtedy gdy są eksponowane na działanie interleukiny 2. Wówczas ulegają proliferacji i różnicowaniu w limfocyty T cytotoksyczne. Te zaś atakują i niszczą komórki posiadające antygen który je zaktywował.

Pobudliwość i mięśnie.

• Klasyfikacja mięśni poprzecznie prążkowanych i gładkich.

Wyróżniamy trzy typy mięsni szkieletowych:

1. Typ I -komórki powolne (czerwone), posiadają dużo sarkoplazmy, mioglobiny, mitochondriów oraz obfitą. ilość naczyń włosowatych. Występuje tu przewaga metabolizmu tkankowego tlenowego, skurcze narastają powoli, a skurcze tężcowe mogą utrzymywać się bardzo długo, bez narastania objawów zmęczenia (np. Miśnie grzbietu, mięśnie wykonujące prace długotrwała, a mało dokładną).

2. Typ II a -komórki szybkie (białe) posiadają mniej sarkoplazmy, moglobiny, mitochondriów. W czasie W czasie skurczu napięcie narasta szybko, dlatego na skutek szybkiego zmęczenia skurcz tężcowy może utrzymywać się krótko. Występuje tu przewaga metabolizmu beztlenowego (np. mięsnie oka, palców -mięśnie wykonujące czynności szybkie, precyzyjne ale krótkotrwale).

3. Typ II b -grupa pośrednia komórek szybkich ale o przewadze metabolizmu tlenowego. W czasie pobudzenia rozwija się szybko, jednak skurcze tężcowe utrzymują się dłużej niz. w komórkach typu II a, lecz krócej niż w komórkach typu I.

W zależności od ilości zakończeń układu autonomicznego unerwiających komórki mięśniowe, mięśnie gładkie podzielono na trzy grupy:

1. Mięśnie gładkie wielojednostkowe -cechują się. bardzo obfitym unerwieniem. Nerwy wspó1czulne rozgałęziają się w pobliżu komórek mięśniowych tworząc tzw. splot podstawny z licznymi żylakowatościami, w których zmagazynowane są transmitery- noradrenalina. Żylakowatosci pozostają tu w bardzo bliskim kontakcie z miocytami co sprawia, ze odległości, które pokonuje transmiter są niewielkie i jego stężenie na receptorze komórkowym jest duże. Dlatego już niewielka częstotliwość wyładowań we włóknie odśrodkowym powoduje silną odpowiedź. W takich mięśniach pobudzenie trwa krótko i skurcz ustępuje szybko po Ustaniu dopływu impulsów nerwowych.

2. Mięśnie wjelojednoslkowe są poddane silnej kontroli nerwowej i nie mają automatyzmu. Przykładem są mięśnie ściany nasieniowodów, źrenicy, drobnych tętniczek.

3. Mięśnie gładkie jednostkowe (trzewne) -cechują się bardzo skąpym unerwieniem i dużymi odległościami pomiędzy żylakowatościami, a miocytami, wobec czego efekty drażnienia nerwów wspó1czulnych są słabe, pojawiają. się z dużym opóźnieniem i wymagają. dużej częstotliwości. W tego typu mięśniach skurcz utrzymuje się. dłużej. Mięśnie trzewne są słabo kontrolowane przez układ autonomiczny oraz charakteryzują się występowaniem licznych komórek rozruszl1ikowych. Przykładem są. Mięśnie gładkie jelita (poza zwieraczami), dużych naczyń tętniczych i ściany moczowodu.

Grupa mięśni gładkich pośrednich -cechuje się unerwieniem asymetrycznym, gdzie niektóre komórki znajdują się blisko żylakowatości, a inne położone są od nich daleko. Przykładem są ściany małych i średnich tętnic.

Autonomiczny Układ Nerwowy

• Kryteria podziału układu wegetacyjnego

Autonomiczny układ nerwowy (wegetatywny) stanowi część układu nerwowego, która przewodzi impulsy do narządów wewnętrznych, zaopatrując ich mięśnie gładkie, naczynia krwionośne, gruczoły i inne komórki. Wraz z układem dokrewnym decyduje o homeostazie organizmu. Pozwala na dynamiczne zmiany czynności narządów zależne od działania różnych bodźców środowiskowych.

Choć teoretycznie AUN funkcjonuje niezależnie od układu somatycznego, to reaguje on bardzo silnie na stany emocjonalne, dlatego tworzy z układem somatycznym funkcjonalną całość.

W układzie autonomicznym impulsy z CNS do efektorów w narządach trzewnych przewodzone są dwoma neuronami:

• Przedzwojowym- ma swe ciało komórkowe w pniu mózgu lub rogach bocznych rdzenia kręgowego

• Pozazwojowym- ma swe ciało komórkowe w obwodowych zwojach autonomicznych.

Autonomiczny układ nerwowy dzielimy na:

• Część parasympatyczną

• Część sympatyczną

• Część czuciową (aferentną) - rozpoczyna się w różnych receptorach narządów wewnętrznych, czyli enteroreceptorach. Przewodzi czucie trzewne, bierze udział w odruchach

• Część enteryczna (jelitowa) jest niezależna od pozostałych części, bazuje na krótkich odruchach w narządach trzewnych

Cześć współczulna

Ciała komórkowe neuronów przedzwojowych są w rogach bocznych substancji szarej rdzenia, tworząc jądro pośrednio-boczne w odcinkach C8-L3. Ich aksony wychodzą z rdzenia jako gałązki łączące białe i kończą się jako włókna przedzwojowe jako synapsy na komórkach zwojów pnia współczulnego ciągnącego się od części szyjnej aż po krzyżową:

• Część szyjna -3 zwoje

• Część piersiowa - 11-12 zwojów

• Część lędźwiowa 3-4 zwoje

• Część krzyżowa 4-5 zwojów

• Część ogonowa - 1 zwój

Pojedynczy akson przedzwojowy tworzy przeciętnie synapsy z 15 neuronami pozazwojowymi i jest to zjawisko dywergencji, ale też każdy neuron zwojowy tworzy synapsy z wieloma neuronami przedzwojowymi (konwergencja)

Aksony pozazwojowe są nizmielinizowane i poprzez gałązki łączące szare wchodzą w skład nerwów somatycznych (dzięki połączeniu z nerwami rdzeniowymi).

Neurony pozazwojowe w części szyjnej pnia wysyłają włókna do tkanek i narządów głowy, szyi i klatki piersiowej, a w części piersiowo-brzusznej do narządów jamy brzusznej i miednicy mniejszej oraz narządów płciowych.

Serce zaopatrują włókna z 3 zwojów szyjnych i 5-6 górnych piersiowych. Tworzą one nerwy piersiowe.

Mięśnie gładkie oskrzeli i naczyń płuc mają włókna sympatyczne z dolnego zwoju szyjnego i górnych piersiowych (tworzą sploty płucne)

Narządy jamy brzusznej (wraz z nerkami) są zaopatrywane przez włókna wychodzące ze zwojów przedkręgowych oraz obwodowych zwojów jamy brzusznej (trzewny i kreskowy górny), a także miednicy małej (zwój kreskowy dolny)

Te włókna pozazwojowe biegną wraz z rozgałęzieniami aorty brzusznej do wszystkich narządów, oprócz rdzenia nadnerczy, bo jego komórki stanowią modyfikacje pozazwojowych włókien współczulnych.

Włókna przedzwojowe stanowią w 70% włókna B z cienką osłonką mielinową, natomiast 30% to cinsze, bezmielinowe włókna C przewodzące wolniej niż B.

Uwalniają (zarówno B i C) one acetylocholinę działającą na receptory typy N, poza tym w zwojach neurony pośredniczące mogą uwalniać dopaminę.

Włókna pozazwojowe są głównie cienkie i bezmielinowe (typ C), które rozgałęziają się i tworzą gęstą sieć z licznymi zgrubieniami tzw. żylakowościami (zawierają one liczne pęcherzyki z noradrenaliną związane z ATP i dopaminą oraz większe pęcherzyki z neuropeptydem Y(NPY)).

Noradrenalina aktywuje receptory adrenergiczne α1 a hamuje swoje własne wydzielanie przez autoreceptory α2 w błonie presynaptycznej. Ale wydzielanie noradrenaliny może też być blokowane przez acetylocholinę, która zadziała na receptory M2, oraz przez dopaminę, serotoninę i peptydy opioidowe.

UKŁAD PRZYWSPÓŁCZULNY

Cechuje go na ogół mniejsza dywergencja niż układu sympatyczny. Przeciętnie jeden przywspółczulny neuron przedzwojowy zaopatruje tylko dwa neurony pozazwojowe, czyli jest to stosunek 1:2, w części przywspółczulnej wynosi ona 1:15.

Włókna pozazwojowe są krótkie, typ C, mają pęcherzyki z acetylkocholiną i większe pęcherzyki z kotransmiterem - VIP, dynorfiną, cholecystokininą, enkefalinami, substancją P, neurokininą A i B i peptydem pochodnym genu kalcytoninowego - CGRP.

Acetylocholina działa na receptory muskarynowe (M) lub nikotynowe (N), działa krótko gdyż jest szybko rozkładana. Działając na presynaptyczny autoreceptor M2 hamuje swoje uwalnianie

Część współczulną dzielimy na odcinki:

• Głowowy - neurony ośrodkowe tego odcinka znajdują się w przywspółczulnych jądrach nerwów czaszkowych III, VII, IX i X. Włókna przedzwojowe są stosunkowo długie i kończą się synapsami w zwojach blisko lub wewnątrz unerwianych narządów: zwój rzęskowy (dla nerwu VII), klinowo podniebienny (VII) i podjęzykowy (VII), uszny (IX), a dla nerwu błędnego wiele zwojów rozrzuconych od tchawicy, oskrzeli, poprzez serce, aż do przewodu pokarmowego.

• Krzyżowy - jego neurony są w słupach pośrednio-bocznych istoty szarej w segmencie S1-S3. Włókna przedzwojowe tworzą nerw miedniczny i oddają synapsy na neuronach zwojowych w narządach i naczyniach miednicy mniejszej, jelicie grubym, odbytnicy, narządach płciowych

Krótkie włókna pozazwojowe układu przywspółczulnego zawierają pęcherzyki z acetylocholiną oraz neuromodulatory.

Część jelitowa, neurony rozmieszczone są w ścianach całego przewodu pokarmowego skupiają się w dwóch splotach śródściennych:

• Podśluzówkowym (reguluje czynność wydzielniczą błony śluzowej i śluzówkowy przepływ krwi)

• Śródmięśniowy (kieruje motoryką mięśni gładkich)

Neurony tych dwóch splotów działają jako ośrodki lokalnych odruchów i integrują wzorce ruchowe przewodu pokarmowego, wydzielanie gruczołów trawiennych, wchłanianie i wydzielanie śluzu i soku jelitowego. Czynność tych splotów jest modulowana przez nerw X i trzewne nerwy współczulne. Te sploty (głownie śródmięśniowy) realizują zaprogramowany wzorzec ruchowy, czyli ruchy perystaltyczne zgodnie ze schematem:

Rozciągnięcie ściany przewodu pokarmowego ----impuls---> mechanoreceptory -----> neurony czuciowe -----> interneurony:

• Hamują neurony eferentne, hamujące mięśnie okrężne

• Pobudzają

Powstaje w rezultacie propulsywna fala perystaltyczna przesuwająca treść pokarmową. W splotach śródmięśniowych są szczególne tzw. komórki Cajala, które działają jak komórki rozrusznikowe, bo wykazują powolna spoczynkową depolaryzację niezależną od pobudzeń synaptycznych.

Synapsy splotu mięśniowego uwalniają głównie acetylocholinę i liczne neuropeptydy pobudzające:

• Motylinę

• Peptyd uwalniający gastrynę

• VIP

• Substancję P

Ale także hamujące:

• Somatostatynę

• Enkefaliny

• Galaninę

• Neuropeptyd Y

Nerw błędny poprzez cholinergiczne włókna przedzwojowe wzmaga aktywność splotów jelitowych i przyśpiesza częstość rytmu komórek Cajala, natomiast włókna pozazwojowe nerwów współczulnych ze zwojów kręgowych oraz zwoju przedkręgowego: trzewnego i kreskowego górnego, hamują te neurony w splotach poprzez noradrenalinę (działając na receptory α).

Neurony splotu podśluzówkowego pobudzane są prze chemoreceptory i mechanoreceptory błony śluzowej przewodu pokarmowego.

Błona śluzowa dwunastnicy i jelit jest obficie unerwiona przez bezmielinowe czuciowe włókna nocyceptywne typu C oraz mielinowe typu A δ, pobudzane uszkadzającymi bodźcami, jak np. HCl, sole kwasów żółciowych, duże stężenie alkoholu, kwas acetylosalicylowy.

Te odruchy nocyceptywne z błony śluzowej jelita chronią śluzówkę żołądka i jelit przed uszkodzeniem.

Głównym transmiterem uwalnianym w wyniku tych odruchów jest peptyd pochodny genu kalcytoninoweg CGRP. Działanie ochronne CGRP polega na uwalnianiu tlenku azotu (NO). NO powoduje rozszerzenie lokalnych naczyń błony śluzowej przewodu pokarmowego i zwiększa dostawę tlenu i substancji odżywczych. Podobnie działają prostaglandyny. CGRP powoduje też wydzielanie somatostatyny, która hamuje wydzielanie soku żołądkowego, zmniejszając uwalnianie histaminy, gastryny i acetylocholiny pobudzających komórki okładzinowe w żołądku.

Generalnie cechą funkcjonalną tego układu są liczne odruchy, których pętla zamyka się w obrębie jednego aksonu bez udziału ciała komórkowego, (czyli odruchy aksonalno- aksonalne) lub w obrębie zwojów autonomicznych, ale poza centralnym układem nerwowym (odruchy zwojowe). Takie odruchy należą do mechanizmów koordynujących czynności motoryczne, wydzielnicze i krążeniowe układu trawiennego.

• Transmittery i kotransmisja w autonomicznym układzie nerwowym

Układ współczulny określa się jako noradrenergiczny, a układ przywspółczulny jako cholinergiczny, ale istnieją wyjątki od tej reguły, bo np. cholinergiczne są współczulne włókna zazwojowe, unerwiające gruczoły potowe, czy ślinowe. Transmiterami są też liczne neuropeptydy. Jeden i ten sam neuron wydziela z reguły więcej niż jeden transmiter, a także neuromodulatory i kotransmitery.

Pozazwojowe włókna współczulne: oprócz głównego transmitera- noradrenaliny, uwalniają jako kotransmiter ATP i neuropeptyd Y (NPY). Główna rolą NPY jest działanie troficzne na naczynia krwionośne. Powoduje on przerost mięśni gładkich ściany naczyniowej przy częstym pobudzaniu układu współczulnego. Poza tym NPY pobudza angiogenezę czyli powstawanie nowych naczyń mikrokrążenia.

Niektóre włókna współczulne unerwiające naczynia błony śluzowej żołądka i jelit sa histaminergiczne a unerwijace nerki są dopaminegiczne.

Noradrenalina aktywuje postsynaptyczne receptory α1 (w mięśniu sercowym β1, a wkomorach serca także β2). Powinowactwo jej do receptorów β2 jest duże w sercu, a nieznaczne w naczyniach krwionośnych. Ponadto NA działając na presynaptyczny receptor α2 hamuje swoje własne uwalnianie. Oprócz takiego sprzężenia zwrotnego ujemnego działa też sprzężenie zwrotne dodatnie, gdy w sytuacji stresowej rdzeń nadnerczy wydziela do krwi dużo adrenaliny, to ona oprócz działania na postsynaptyczny receptor β2, działa też na presynaptyczny autoreceptor β2 i zwiększa przez to wydzielanie NA.

Poza tym acetylocholina hamuje wydzielanie poprzez działanie na heteroreceptor presynaptyczny M2 w błonie zakończeń współczulnych i w ten sposób układ przywspółczulny może hamować przywspółczulny. Takie hamowanie wykazują też: dopamina, histamina, serotonina.

Po przeminięciu pobudzenia transmitery są rozkładane lub usuwane aktywnym wychwytem zwrotnym do aksoplazmy splotu podstawnego. NA rozkłada MAO (monoaminooksydaza) i tylko częściowo jest ona wykorzystywana ponownie jako transmiter. Poza tym NA eliminowana jest też enzymatycznie w otaczających tkankach przez tlenową metylotransferazę katecholową (COMT), albo w wątrobie przez MAO.

Neuropeptyd Y (NPY) i inne peptydy zakończeń współczulnych nie ulegają wychwytowi zwrotnemu i eliminowane są powoli przez swoiste peptydazy.

Natomiast w pozazwojowych włóknach przywspółczulnych oprucz głównego transmitera- acetylocholiny, wydzielany jest kotransmiter VIP (wazoaktywny peptyd jelitowy). Wraz z nim wydzielany jest NO. Uwalniają się one m.in. w oskrzelach, działają na naczynia w śliniankach, a w części krzyżowej AUN powodują skurcz mięśnia wypieracza moczu poprzez działanie na receptory M2 i M3.

Włókna przywspółczulne unerwiające podstawę i szyjkę pęcherza moczowego oraz zwieracz wewnętrzny cewki moczowej działają poprzez NO powodując rozkurcz mięśni gładkich i oddanie moczu.

Jako kotransmitery włókien przywspółczulnych, ale przedzwojowych występują:

• Przysadkowy peptyd aktywujący cyklazę adenylanową (PACAP)

• Hormon uwalniający gonadotropiny (GnRH)

• Peptyd opioidowy (enkefalina leucynowa)

Acetylocholina działa krótko i na ograniczonym obszarze, bo jest szybko rozkładana przez esterazę cholinową. Powstaje wówczas cholina wykorzystywana do resyntezy acetylocholiny. Natomiast VIP nie ulega wychwytowi zwrotnemu. Generalnie rozszerza on oskrzela, naczynia ślinianek, naczynia końcowej części jelita grubego i odbytnicy.

• Receptory komórkowe i drugie przekaźniki w UA

W autonomicznym układzie nerwowym (AUN) transmitery działają podobnie na komórki docelowe jak hormony. Są tzw. pierwszymi przekaźnikami i zapoczątkowują przenoszenie informacji do wnętrza komórki. Taki transmiter musi połączyć się z receptorem komórkowym, który jest do niego dopasowany jak zamek do klucza. Wyjątek stanowi tlenek azotu i tlenek węgla, ponieważ one dyfundują swobodnie przez błonę, a tlenek azotu łączy się bezpośrednio z cyklazą guanylową. Receptory komórkowe składają się z szeregu podjednostek, a każda podjednostka posiada swój odrębny gen i swoisty mRNA. Dla noradrenaliny i adrenaliny wyróżniamy dwa receptory α i cztery β. Transmiter współczulny NPY działa przez receptor Y a kotransmiter ATP poprzez Px i Py. Dopamina działa przez receptory D(1-5). W układzie przywspółczulnym zidentyfikowano sześć receptorów M dla acetylkocholiny.

Receptory komorkowe dzielimy na dwie grupy

• jonotropowe

• metabotropowe

Receptory jonotropowe stanowią podjednostkę kanałów jonowych, a płącenie się ich z transmiterem powoduje otwarcie lub zamknięcia biaka-kanału. Takim receptorem jest np. receptor acetylocholinowy typu N pośredniczący w transmisji zwojowej neuronów zwojowych lub uwalniany z zazwojowych włókien współczulnych receptor purynergiczny Px dla ATP.

Znaczna większość receptorów dla transmiterów AUN należy do metabotropowych. Zawirają one siedem domen transbłonowych (M1-M7), na zewnątrz wystają trzy domeny zewnątrz komórkowe (E1-E3) - mają one koniec aminowy, a domeny wewnątrzkomórkowe (C1-C3) mają koniec karboksylowy. Domeny zewnątrzkomórkowe zawierają dodatkowo reszty cukrowe. Transmiter wiąże się z domenami M2-M4, co zmienia konformację receptora i powoduje przyłączenie się go w kompleks z białkiem regulacyjnym G. Ma ono trzy podjednostki i może mieć charakter pobudzający lub hamujący. W wyniku tego połączenia dwie podjednostki białka G odłączają się, a pozostaje związana jednostka α-GTP. Podjednostka ta ma właściwości GTP-azy i szybko rozpada się, ale nim to nastąpi przekaże sygnał dalej. Receptory metabotropowe dzielą się pod względem rodzaju drugiego przekaźnika na;

• receptory kaskady cAMP

• receptory cyklu inozytolo-fosfolipidowego

• receptory działające przez inne przekaźniki

• Transmisja zwojowa

Pojedynczy neuron współczulny przedzwojowy oddaje 4-15 wypustek na neurony zazwojowe (zjawisko konwergencji), jest to konieczne, ponieważ większość neuronów zazwojowych wymaga sumowania wielu potencjałów postsynaptycznych, aby wygenerować potencjał czynnościowy. Ale są takie neurony, którym wystarczy tylko jeden neuron przedzwojowy generujący jeden duży pobudzający potencjał postsynaptyczny (EPSP). Takie neurony są bardziej pobudliwe i maja charakter fazowy. Ich przeciwieństwem są neurony toniczne charakteryzujące się wolnym, ale stałym rytmem wyładowań.

Rodzaje neuronów zwojowych:

• Większe typu B

• Małe typu C

Na neuronach C synapsy oddają włókna przedzwojowe typu C, stanowiące około 40% całej populacji włókien przedzwojowych.

Na neuronach B synapsy oddają głownie włókna typu B.

Acetylocholina uwalniana z zakończeń przedzwojowych działa na jonotropowe receptory N i metabotropowe M. Blokerem receptora N jest heksametonium i inne pochodne amin czwartorzędowych.

Transmisja w zwojach współczulnych przebiega w trzech fazach:

1. Faza wczesna- odpowiada jej krótkotrwały duży potencjał postsynaptyczny pobudzający (fEPSP), wywołany pobudzeniem receptora N. Następnie pojawia się powolny potencjał (sEPSP), trwa on kilkadziesiąt sekund, a wywołany jest przez pobudzenie przez acetylocholinę receptorów M1- zwiększa to pobudliwość neuronów.

Hamująco na neurony zwojowe działa adenozyna przez receptor A1, natomiast pobudzająco wpływa ATP (przez receptor P2x) zwiększając napływ jonów wapnia.

2. Faza późna- pojawia się tu postsynaptyczny potencjał hamujący (IPSP) wywołany przez małe komórki zwojowe zawierające dopaminę. Hamuje ona neurony zwojowe przez receptor D1.

3. Faza bardzo późna- występuje tu późny powolny potencjał postsynaptyczny (lsEPSP). Wywołują go neuropeptydy uwalniane przez włókna przedzwojowe typu C, m.in.: PACAP, czyli przysadkowy polipeptyd aktywujący cyklazę adenylanową, hormon podwzgórzowy uwalniający gonadotropiny (GnRH).

Transmisja zwojowa modulowana jest także presynaptycznie, np. niektóre włókna przedzwojowe, zarówno w zwojach współczulnych i przywspółczulnych, oddają synapsy aksono- aksonalne i uwalniają enkefalinę leucynową. Hamuje ona uwalnianie acetylocholiny z zakończeń presynaptycznych. Takie opioidowe sprzężenie zwrotne ujemne ogranicz długtrwałe pobudzenie układu współczulnego i wydzielanie z rdzenia nadnerczy w stanach stresu emocjonalnego.

Porównanie układu sympatycznego i parasympatycznego

Pod względem fizjologicznym obie części układu autonomicznego: sympatyczny i parasympatyczny, wykazują działanie antagonistyczne.

Z reguły narządy są unerwione przez obie te części, ale w niektórych wpływ wykazuje tylko, lub głównie jedna część a w jeszcze innych- obie części AUN działaja jednokierunkowo, np. w gruczołach ślinowych.

Z reguły układ sympatyczny działa przez noradrenalinę, wyjątek stanowi tylko rdzeń nadnerczy, gdzie przedzwojowe włókna współczulne uwalniają acetylocholinę, oraz w gruczołach potowych też wydzielana jest acetylocholina. Natomiast w kanalikach nerkowych oprócz NA działa też dopamina.

W układzie przywspółczulnym głównym transmiterem jest wyłącznie acetylocholina, chyba, że weźmiemy pod uwagę narządy płciowe (ciała jamiste prącia i łechtaczki) oraz mięsień zwieracz cewki moczowej wewnętrzny, których rozszerzenie i rozkurcz powoduje głównie tlenek azotu NO.

NO działa także wspólnie z VIP w mięśniach oskrzeli poprzez tzw. NANC czyli włókna nieadrenergiczne i niecholinergiczne.

Hormony

• Regulacja wydzielania hormonów

Hormon to związek chemiczny wytwarzany przez gruczoły dokrewne, przenoszony przez krew i wpływający na czynność innych gruczołów bądź tkanek. Ta stara definicja powinna być poszerzona, o neurohormony (które są pod działaniem układu nerwowego) oraz o hormony hipofizjotropowe (które hamują i powodują wydzielanie hormonów przysadki).

Powodują one zachowanie homeostazy przez nasz organizm i w zależności od umiejscowienia komórek, na które wpływają można ich działanie podzielić na:

• działanie parakrynne - działają na sąsiednie komórki, dyfundując do nich przez przestrzeń międzykomórkową,

• działanie autokrynne - regulują aktywność komórek, przez które są wydzielane,

• działanie endokrynne - oddziałują na komórki odległych tkanek lub narządów docierając do nich z krwią,

• działanie neurokrynne - uwalnianie neuroprzekaźników z zakończeń nerwowych i ich dyfuzja do komórek docelowych.

Hormony można podzielić na kilka grup, z jednej strony ze względu na zakres działania, z drugiej przyglądając się ich budowie chemicznej. Podział hormonów uwzględniający zakres działania:

• hormony miejscowe - są to związki chemiczne wytwarzane przez różne komórki i działające w najbliższym sąsiedztwie miejsca uwalniania, przykłady: serotonina, histamina, acetylocholina, prostaglandyny,

• hormony tkankowe - są to związki chemiczne wytwarzane przez komórki nie skupione w oddzielnych gruczołach dokrewnych i działające na czynność innych narządów w pobliżu uwalniania, przykłady: hormony układu pokarmowego (gastryna, sekretyna, motylina, itp.), nerek (erytropoetyna, renina, itp.), serca,

• hormony o działaniu ogólnym - wydzielane przez swoiste gruczoły dokrewne i docierające do narządów docelowych dzięki prądowi krwi, przykłady: hormony przysadki, tarczycy, grasicy, trzustki, nadnerczy, jąder, jajników, przytarczyc i łożyska.

Uwzględniając natomiast budowę chemiczna hormony można podzielić na:

• hormony aminokwasowe - rozpuszczalne w wodzie, z trudnością przenikają przez bariery lipidowe (wyjątek trójtyronina, tyroksyna), po podaniu doustnym mogą być skuteczne bądź nie, przykłady: tyroksyna, trójtyronina, adrenalina, noradrenalina, melatonina,

• hormony polipeptydowe - w ich skład wchodzą aminokwasy, których liczba może wahać się od 3 do 191, są rozpuszczalne w wodzie, nie przenikają przez błonę białkowo-lipidową, dlatego działają przez przekaźniki wtórne, w osoczu nie wymagają żadnych białek transportowych, po podaniu doustnym są nie skuteczne, przykłady: hormony przysadki, przytarczyc, kalcytonina, trzustki,

• hormony steroidowe - swą budową podobne są do cholesterolu, z łatwością przenikają przez błonę białkowo-lipidową, dlatego nie wymagają przekaźników wtórnych, w osoczu przenoszone są dzięki specjalnym białkom transportowym, po podaniu doustnym są skuteczne, przykłady: hormony jajników, jąder, kory nadnerczy, łożysko i aktywna hormonalna postać witaminy D₃.

Czynności gruczołów dokrewnych są regulowane dzięki różnym mechanizmom, które można podzielić na:

• kontrolę typu nerwowego - związana z regulacją wydzielania hormonów przez układ autonomiczny, niemal wszystkie gruczoły dokrewne są unerwione przez ten układ, który wpływa na ich aktywność hormonalną. Uwalnianie hormonów może być bezpośrednio związane z autonomicznym układem nerwowym, przykład uwalnianie hormonów podwzgórzowych bądź insuliny przez nerwy cholinergiczne,

• kontrolę typu hormonalnego - polega na bezpośrednim działaniu pobudzającym hormonów na wydzielanie tych gruczołów i ich wpływie troficznym, przykładem mogą być hormony tropowe przysadki działające na podległe im gruczoły - ACTH działający na korę nadnerczy, dzięki czemu wzrasta uwalnianie kortyzolu,

• kontrola typu metabolicznego - bezpośredni wpływ produktów lub substratów przemiany materii na uwalnianie hormonów, przykładem może być wpływ jonów Ca²⁺ na wydzielanie parathormonu, podwyższenie poziomu glukozy pobudzające wydzielanie insuliny.

Cały układ dokrewny działa za pośrednictwem zamkniętych pętli sprzężeń zwrotnych (ujemnych bądź dodatnich). Ujemne działają w warunkach fizjologicznych, dodatnie natomiast w patologii.

W sprzężeniach tych występują pętle krótkie i długie. W sprzężeniach tych biorą udział hormony przydwzgórza (liberyny i statyny), hormony tropowe przysadki oraz właściwe hormony gruczołowe. Wydzielanie tych trzech rodzajów hormonów, jest ze sobą powiązane i nawzajem regulowane. Liberyny powodują uwolnienie hormonów tropowych przysadki, a one działają na sobie podległe gruczoły uwalniające właściwe hormony. Gdy stężenie tych właściwych hormonów osiągnie zbyt wysoki poziom wtedy wpłyną one na podwzgórze i przysadkę hamując wydzielanie hormonów przez te gruczoły (jest ta zwana długa pętla sprzężenia zwrotnego). Istnieje

także pętla krótka, która umiejscowiona jest między przysadką i podwzgórzem, która nawzajem kontroluje uwalnianie hormonów przez te gruczoły.

Regulacja za pomocą sprzężeń zwrotnych, strzałki narysowane linią ciągłą pętle długie, strzałki narysowane linią przerywaną pętle krótkie.

Hormony wykazują pewne analogie w działaniu, do których należą:

• okres utajonego pobudzenia (latencji) jest zwykle dłuższy od latencji układu nerwowego może wynosić od kilku sekund, do kilku dni,

• hormony zapewniają homeostazę organizmu dzięki, temu że są ich wydzielanie jest regulowane za pomocą sprzężeń zwrotnych,

• kontrolują reakcję o kluczowym znaczeniu dla metabolizmu komórkowego, np. stężenie glukozy we krwi i jej dostawa do komórek,

• występują w bardzo małych stężeniach, około 10^-4 - 10^-7 mol/L

• mogą wywierać działanie na kilka tkanek bądź wiele hormon może działać na jedną tkankę,

w warunkach prawidłowych istnieje równowaga hormonalna, wytwarzanie hormonu jest ściśle połączone z jego metabolizmem.

• Układ podwzgórzowo - przysadkowy

Podwzgórze jest częścią międzymózgowia koordynującą homeostazę organizmu. Ściśle współpracuje ono z przysadką mózgową, która leży w dole tureckim. Podwzgórze połączone jest przysadką, z płatem przednim dzięki naczyniom krwionośnym, z tylnym dzięki aksonom, których ciała komórkowe znajdują się w podwzgórzu. Oksytocyna i wazopresyna są hormonami syntetyzowanymi w podwzgórzu jako prohormony (jądrze przykomorowym i nadwzrokowym) i dzięki transportowi neuronalnemu są przenoszone do przysadki. Po drodze są one poddane działaniu enzymów, które przekształcają te prohormony w hormony. Dostają się one do przysadki, gdzie są łączone z odpowiednią neurofizyną (oksytocyna z neurofizyną I, a wazopresyna z neurofizyną II). Następnie pod wpływem określonego bodźca mogą zostać one uwolnione z przysadki, już jako aktywne hormony. Zachodzi to dzięki obecności jonów wapnia.

Natomiast liberyny i statyny są uwalniane przez podwzgórze do naczyń krwionośnych, gdzie razem z krwią wędrują do przysadki, która jest ich gruczołem docelowym.

Wazopresyna:

• Hormon polipeptydowy,

• Produkowana przez jądro nadwzrokowe podwzgórza,

• Magazynowana w przysadce mózgowej, w płacie tylnym, w połączeniu z neutrofizyną II i uwalniana z niej dzięki jonom Ca²⁺,

• Do czynników pobudzających wydzielanie z tylnego płata przysadki należą:

• Wzrost ciśnienia osmotycznego osocza krwi (najważniejszy z czynników, pobudza on osmodetektory znajdujące się w okolicy jądra nadwzrokowego podwgórza, które powodują „obkurczenie” się tego jądra i uwolnienie wazopresyny z przysadki)

• Zmniejszenie objętości i ciśnienia krwi,

• Wzrost ciśnienia płynu mózgowo-rdzeniowego,

• Działanie angiotensyny II,

• Działanie prostaglandyn,

• Działanie nikotyny,

• Do czynników zmniejszających jej uwalnianie w przysadki należą:

• Zwiększenie objętości krwi,

• Wzrost ciśnienia tętniczego,

• Działanie:

• Wpływa hamująco na wydzielanie wody (ma działanie antydiuretyczne),

• Działa poprzez receptory błonowe i cAMP

• Zwiększa ilość kanałów wodnych w kanaliku dystalnym nerki, przez co zwiększa resorbcję wody w nerkach (zagęszcza mocz)

• Powoduje obkurczenie naczyń krwionośnych, jedynie przy dużych krwotokach

• Jest wydzielana razem z kortykoliberyną, dlatego pobudza wydzielanie ACTH, a co za tym idzie hormonów kory nadnerczy,

• Zaburzenia:

• Moczówka prosta - brak hormonu w organizmie, wydalanie bardzo dużej ilości, silnie rozcieńczonego moczu, może być pierwotna (bez wyraźnej przyczyny) bądź wtórna (uszkodzenie drogi podwzgórzowo-przysadkowej, w obrębie podwzgórza lub lejku).

Oksytocyna:

• Hormon polipeptydowy,

• Produkowana przez podwzgórze i uwalniania przez przysadkę,

• Czynniki pobudzające wydzielanie:

• Podrażnienie mechanoreceptorów brodawek sutków (ssanie sutka),

• Podrażnienie receptorów macicy i pochwy (poród, stosunek płciowy),

• Estrogeny wzmagają jej wydzielanie, a progesteron hamuje,

• Działanie:

• Obkurcza komórki mioepitelialne pęcherzyków gruczołów mlecznych i ich przewodów wyprowdzających, dzięki czemu w okresie laktacji powoduje wypływ mleka z przewodów mlecznych,

• Powoduje silny skurcz macicy zwłaszcza ciężarnej biorąc udział w akcji porodowej,

• Powoduje skurcze macicy podczas orgazmu, przez co umożliwia transport nasienia przez macicę w kierunku jajowodów i tym samym zapłodnienie, bierze dzięki temu udział w zapłodnieniu i akcie płciowym,

Hormony uwalniające (liberyny) i hamujące (statyny) wydzielane przez podwzgórze, regulują wydzielanie hormonów tropowych przez przedni płat przysadki. Należą do nich:

• Hormon uwalniający tyreotropinę (TRH),

• Hormon uwalniający gonadotropiny (GnRH)

• Hormon uwalniający hormon wzrostu (GHRH)

• Somatostatyna (SRIF)

• Hormon uwalniający hormon adrenokortykotropowy (CRH)

• Hormon hamujący uwalnianie prolaktyny (PIH)

• Hormon uwalniający prolaktynę (PRH)

• Hormon uwalniający hormon melanotropowy (MSH-RH)

• Hormon hamujący uwalnianie hormonu melanotropowego (MSHIH).

Liberyny powodują uwalnianie hormonów tropowych z przysadki, natomiast statyny hamują to wydzielanie. Działają one dzięki receptorom błonowym i układowi cyklaza adenylowa - cAMP. Przez co dochodzi do aktywacji kinazy białkowej i wzrostu przepuszczalności dla jonów wapnia, który bierze udział w wydzielaniu hormonów tropowych.

• Regulacja wydzielania i fizjologiczne działanie przysadki mózgowej, tarczycy, przytarczyc, trzustki i nadnerczy.

Przysadka mózgowa jest małym gruczołem znajdującym się w dole tureckim, złożonym z płata przedniego, części pośredniej i płata tylnego. Płat przedni nosi nazwę przysadki gruczołowej. Syntetyzuje ona hormony tropowe oraz prolaktynę i hormon wzrostu. Część pośrednia jest u człowieka w zaniku, produkuje ona jedynie hormon melanotropowy. Natomiast płat tylny, zwany przysadką nerwową, połączona jest w podwzgórzem przez nerwy i uwalnia oksytocynę i wazopresynę, produkowane przez podwzgórze.

Hormon wzrostu (somatotropina) - GH:

• Hormon polipeptydowy,

• Stężenie tego hormonu jest najwyższe u płodów i noworodków, później zmniejsza się, jednak u dzieci jest wyższy niż u dorosłych i wykazuje rytm okołodobowy (jego wydzielanie jest największe w czasie snu NREM)

• Jego wydzielanie rośnie:

• Przy stresie związanym z głodem, bólem, zimnem, po zabiegach chirurgicznych, strachem,

• Przy wysiłku fizycznym,

• W stanie hipoglikemii

• Dzięki środkom α - adrenergicznym

• Diecie wysokobiałkowej,

• Wydzielanie somatotropiny jest regulowane dzięki dwóm hormonom podwzgórzowym:

• Hormonowi uwalniającymi hormon wzrostu (działa przez czynniki wymienione wyżej i powoduje wzrost wydzielania somatotropiny)

• Hormon hamujący wydzielanie hormonu wzrostu (powoduje zahamowanie wydzielanie somatotropiny)

• Działanie:

• Działa przede wszystkim na wątrobę, mięśnie i tkankę tłuszczową,

• Wpływ na metabolizm białkowy:

• Pobudza syntezę białek, prowadząc do dodatniego bilansu azotowego,

• Powoduje przyrost chrząstki przynasadowej, zwiększając długość kości,

• Powoduje przyrost masy ciała, mózgu, tkanki chłonnej i narządów płciowych,

• Działanie to jest możliwe dzięki insulinopodobnym czynnikom wzrostowym (IGF-1 i IGF-2) - pobudzającym wrost kości, chondrogenezę, transport błonowy aminokwasów i syntezę białek,

• Wpływ na metabolizm lipidów:

• Powoduje hydrolizę triacylogliceroli tkanki tłuszczowej uwalniając wolne kwasy tłuszczowe i glicerol do krwi

• Wpływ na metabolizm węglowodanów:

• Działanie antagonistyczne względem insuliny

• Hamuje transport glukozy do komórek

• Hamuje glikolizę

• Pobudza glukoneogenezę z aminokwasów

• Wpływ na gospodarkę minerałami:

• Wzmaga wchłanianie wapnia w jelit

• Zatrzymuje w organizmie elektrolity, między innymi sód, potas, fosforany.

• Zaburzenia:

• Gigantyzm - wzrost stężenia hormonu wzrostu przed dojrzewaniem, bardzo duży wzrost koło 2 metrów,

• Akromegalia - wzrost stężenia hormonu wzrost w dorosłości, duże dłonie, stopy, żuchwa, łuki brwiowe,

• Karłowatość przysadkowa - zmniejszona ilość hormonu, powodująca zmniejszony wzrost.

Prolaktyna (PRL):

• Hormon polipeptydowy

• Wydzielana przez przedni płat przysadki

• Jej wydzielanie jest regulowane dzięki:

• Prolaktostatynę - hormon hamujący wydzielanie prolaktyny,

• Prolaktoliberynę - hormon pobudzający wydzielanie prolaktynę,

• Wydzielanie prolaktyny jest pobudzane przez:

• Ciąże,

• Drażnienie brodawek sutkowych

• Działanie:

• Powoduje wydzielanie mleka,

• Hamuje uwalnianie hormonu folikulotropowego (FSH) i luteinizujący (LH), przez co hamuje owulacje podczas połogu i ciąży.

Hormony tropowe przysadki są bardzo ważne. Ich wydzielanie jest regulowane dzięki liberynom i statynom produkowanym przez podwzgórze, natomiast one kontrolują wydzielanie właściwych hormonów. Wszystko to zachodzi poprzez sprzężenia zwrotne ujemne, za pomocą pętli krótkich i długich. Do hormonów tropowych zaliczyć można:

• Hormon adrenokortykotropowy (ACTH) pobudzający wydzielanie hormonów kory nadnerczy,

• Hormon tyreotropowy (TSH) pobudzający wydzielanie hormonów tarczycy,

• Hormon folikulotropowy (FSH) pobudzający wydzielanie hormonów gonadalnych,

• Hormon luteinizujący (LH) pobudzający wydzielanie hormonów gonadalnych.

Część pośrednia wydziela hormony melanotropowe (α-MSH, α-END, γ-MSH, β-MSH, CLIP). Hormony melanotropowe pobudzają melanocyty skóry do większej syntezy i odkładania melaniny. Hormony kory i rdzenia nadnerczy silnie hamują wydzielanie MSH.

Do hormonów tarczycy zaliczyć można tyroksynę, trójjodotyroninę, które są pochodnymi tyrozyny, oraz kalcytoninę, która reguluje gospodarkę wapniowo-fosforanową.

Aktywne hormony gruczołu tarczowego (tyroksyna i trójjodotyronina), są jodowanymi pochodnymi tyrozyny. Ich biosynteza jest ściśle związana z metabolizmem tyreoglobuliny (głównego magazynu jodu hormonalnego).

Tyreoglubulina jest jodowaną glikoproteiną, zawierającą jod w różnych postaciach - mono- i dijodotyroninę. Tyreoglobulina jest magazynowa w pęcherzykach tarczycy i w razie potrzeby syntetyzowana jest z niej tyrozyna i trójjodotyronina, która jest uwalniana do krwi.

Trójjodotyronina i tyroksyna:

• Hormony aminokwasowe,

• Wydzielanie przez tarczycę,

• Regulacja wydzielania:

• Zachodzi przede wszystkim przez przez TSH, czyli tyreotropinę, dzięki zwiększonej resorbcji koloidu przez komórki pęcherzykowe i syntezie w nich aktywnych hormonów, natomiast wydzielanie TSH jest pobudzane przez tyreoliberynę (CRH), wszystko to zachodzi dzięki sprzężeniom zwrotnym

• Zimno pobudza termodetektory w ośrodku termoregulacji, dzięki czemu wzrasta uwalnianie CRH, które pobudza TSH, a ono następnie tyroksynę i trójjodotyroninę,

• Wazopresyna, adrenalina powodują wydzielanie tyroksyny i trójjodotyroniny

• Hamują wydzielanie:

• Wzrost średniej temperatury otoczenia,

• Wzrost we krwi ilości tyroksyny i trójjodotyroniny,

• wzrost stężenia jodu nieorganicznego ponad fizjologiczną dawkę,

• niedobór jodu nieorganicznego,

• aniony jednowartościowe, takie jak chlorany, azotany, wypierające jod wychwytywany przez komórki pęcherzykowe,

• związki egzogenne hamujące tworzenie MIT i DIT

• Są transportowane w osoczu przez globulinę wiążącą tyroksynę (TBG) oraz prealbuminę wiążącą tyroksynę (TBPA),

• Mechanizm działania:

• Wpływ na metabolizm białek:

• Wzmagają syntezę białka, pobudzają wydzielanie hormonu wzrostu i przyspieszają wzrost, w stężeniach fizjologicznych,

• Nadmiar tych hormonów hamuje syntezę i pobudza rozpad białek, głównie mięśniowych

• Wpływ na metabolizm lipidów:

• Zwiększają lipolizę, powodują rozpad triacylogliceroli do wolnych kwasów tłuszczowych i glicerolu,

• Zmniejsza stężenie cholesterolu we krwi, zwiększając ilość receptorów LDL w wątrobie

• Wpływ na metabolizm węglowodanów:

• Wzmagają wchłanianie glukozy i galaktozy z jelit i jej zużycie przez komórki (początkowe działanie synergistyczne do insuliny),

• Powoduje rozpad glikogenu (glikogenolizę) - końcowe działanie antagonistyczne do insuliny,

• Wpływ na metabolizm wapnia i fosforanów:

• Nasilają zarówno procesy tworzenia i resorbcji kości,

• Zwiększają ilość wapnia w osoczu i moczu,

• Zwiększają ilość fosforanów w osoczu, a zmniejszają w moczu,

• Zmniejszają masę kości, bo resorbcja przeważa nad tworzeniem kości,

• Hormony gruczołu tarczowego są niezbędne do rozwoju i dojrzewania układu nerwowego

• Ich działanie na narządy jest wtórne, wzmagają zużycie tlenu, nasilając przemianę materii, powodują lepsze ukrwienie szczególnie skóry, przez którą jest usuwane ciepło,

• Zaburzenia:

• Choroba Gravesa-Basedowa (nadczynność tarczycy) - nasilenie przemiany materii, szczupłość, wyłupiaste oczy, nerwowość, nadpobudliwość, wole

• Obrzęk śluzowaty (niedoczynność tarczycy) - obniżenie przemiany materii, obrzęki, otyłość, spowolnienie

Kalcytonina, jest hormonem polipeptydowym wydzielanym przez komórki przypęcherzykowe tarczycy:

• Hormon polipeptydowy

• Wydzielany przez komórki przypęcherzykowe tarczycy

• Wydzielanie kalcytoniny jest regulowane przez stężenie wapnia we krwi:

• Wzrost stężenia tego jonu w osoczu pobudza wydzielanie tego hormonu,

• Spadek stężenia tego jonu w osoczu hamuje wydzielanie tego hormonu,

• Działanie:

• Zmniejsza stężenia fosforanów i wapnia w osoczu, poprzez hamowanie ostaoklastów kości i pobudzanie ostaoblastów,

• Zwiększa stężenie fosforanów nieorganicznych, wapnia, magnezu, sodu i chlorków w moczu.

Przytarczyce są to dwie pary gruczołów umieszczone na górnym i dolnym biegunie tarczycy. Produkują one bardzo ważny hormon, regulujący gospodarkę wapniowo-fosforanową - parathormon.

Parathormon:

• Hormon polipeptydowy,

• Wydzielany przez przytarczyce,

• Czynniki pobudzające wydzielanie:

• Zmniejszenie stężenia wapnia w osoczu i płynie zewnątrzkomórkowym,

• Zwiększenie stężenia fosforanów w osoczu i płynie zewnątrzkomórkowym,

• Działanie:

• Wpływ na kości:

• Pierwsza faza działania parathormonu:

• Obserwowana po 3-4 h po jego podaniu

• Wzmaga uwalnianie wapnia z kości - osteoliza osteocytowa

• Zwiększa aktywność osteocytów, aktywując cyklazę adenylową i zwiększenie stężenia wapnia w komórce,

• Następuje rozpuszczenie hydroksyapatytów kości

• Druga faza działania parathormonu:

• Wzrost aktywności osteoklastów w tkance kostnej,

• Wzmożona resorbcja części organicznej i nieorganicznej kości,

• Rozpad kolagenu i wydalanie jego produktów z moczem, głównie w postaci hydroksyproliny,

• Wpływ na nerki:

• Hamuje resorbcję zwrotną fosforanów i ich wydalanie z moczem,

• Nasila resorbcję zwrotną jonów wapnia i zmniejsza ich wydalanie z moczem

• Pobudza syntezę aktywnej witaminy D₃

• Wpływ na jelita:

• Pobudza wchłanianie wapnia z jelit

• Zaburzenia:

• Tężyczka:

• Zmniejszenie ilości parathormonu,

• Drżenie włókienkowe mięśni z następczymi skurczami klonicznymi lub tonicznymi,

• Zwiększenie pobudliwości skurczowej mięśni szkieletowych,

• Przyspiesznie oddechu

• Tachykardia

• Wzrost temperatury

• Zmniejszenie stężenia wapnia w płynie zewnątrzkomórkowym i osoczu,

• Zwiększenie stęzenia fosforanów w płynie zewnątrzkomórkowym i osoczu

• Upośledzenia wydalania fosforanów i wapnia z moczem.

Hormony trzustki wydzielane są przez wyspy trzustkowe. Zawierają one różne grupy komórek, z których każda wydziela odpowiedni hormon:

• Komórki A - glukagon

• Komórki B - insulina

• Komórki D - somatostatyna (SRIF)

• Komórki F - polipeptyd trzustkowy (PP).

Glukagon:

• Hormon polipeptydowy wydzielany przez komórki A trzustki,

• Czynniki pobudzające wydzielanie glukagonu:

• Zmniejszenie stężenia glukozy w osoczu,

• Hormony żołądkowo-jelitowe:

• CCK, gastryna - pobudzają wydzielanie glukagonu,

• Somatostatyna - hamuje wydzielanie glukagonu,

• Aminokwasy wzmagają wydzielanie glukagonu,

• Zmniejszenie ilości kwasów tłuszczowych może w małym stopniu wzmożyć uwalnianie glukagonu

• Działanie biologiczne glukagonu:

• Wpływ na metabolizm węglowodanów:

• Aktywuje glukoneogenezę,

• Aktywuje glikogenolizę,

• Zwiększa stężenie glukozy we krwi,

• Działa przeciwstawnie do insuliny

• Wpływ na metabolizm lipidów:

• Powoduje rozpad triacylogliceroli i powoduje wzrost stężenia glicerolu i kwasów tłuszczowych w osoczu (nasilają one glukoneogenezę)

• Wpływ na układ sercowo-naczyniowy - działa on chronotropowo dodatnio

• Hamuje czynność motoryczną żołądka, wydzielanie żołądkowe i trzustkowe,

• Posiada działanie natriuretyczne.

Insulina:

• Hormon polipeptydowy wydzielany przez komórki B tarczycy,

• Czynniki powodujące wydzielanie insuliny:

• Zwiekszenie stężenia glukozy oraz innych monocukrów (galaktozy i fruktozy) we krwi

• Pośrednie produkty cyklu Krebsa

• Aminokwasy

• Kwasy tłuszczowe

• Ciała ketonowe

• Agoniści receptorów β - adrenergicznych

• Acetylocholina

• Czynniki hamujące wydzielanie insuliny:

• Somatostatyna

• Deoksyglukoza

• Adrenalina, noradrenalina

• Insulina, działa także hamująco na wydzielenie samej siebie

• Działanie fizjologiczne:

• Wpływ na metabolizm węglowodanów:

• Zwiększa transport glukozy do komórek poprzez zwiększenie transportera glukozy-GLUT4 (nie działa na komórki mózgu, nerki, jelita i erytrocyty)

• Wzmaga glikolizę,

• Hamuje glukoneogenezę

• Powoduje glikoneogenezę

• Działając na te szlaki biochemiczne powoduje ona obniżenie stężenia glukozy we krwi - hipoglikemię

• Wpływ na metabolizm aminokwasów:

• Zwiększa transport aminokwasów do komórki

• Wzmaga syntezę białka (działa synergistycznie do hormonu wzrostu)

• Hamuje rozpad białek

• Wpływ na metabolizm lipidów:

• Hamuje lipolizę i uwalnianie kwasów tłuszczowych i glicerolu z triacylogliceroli

• Powoduje lipogenezę z octanu i glukozy (nadmiar glukozy jest w tym przypadku gromadzony w postaci triacylogliceroli tkanki tłuszczowej)

• Zaburzenia:

• Cukrzyca:

• Niedobór insuliny,

• Wzrost stężenie glukozy we krwi, która nie może przechodzić do komórek,

• W komórkach nasilona jest glukoneogeneza, zwiększająca jeszcze stężenie glukozy we krwi,

• Lipoliza zwiększa ilość wolnych kwasów tłuszczowych i glicerolu we krwi,

• Z kwasów tłuszczowych powstaje acetyloCoA, który nie nadąża spalać się w cyklu Krebsa, przez co powstają duże ilości ciał ketonowych, powodujące powstanie kwasicy ketonowej,

• Glukoza, ciała ketonowe pojawiają się w moczu,

• Brak możliwości zachowania homeostazy węglowodanowej.

Nadnercza są parzystymi gruczołami w kształcie piramid umieszczonymi na górnych biegunach nerek. Składają się one z kory i rdzenia, które pochodzą z różnych embriologiczne części. Rdzeń pochodzi z komórek neuronalnych ektodermy, które się oddzieliły i powstał z nich rdzeń nadnerczy, który możemy zaliczyć do układu współczulnego. Produkuje on hormony takie jak: adrenalinę i noradrenalinę. Natomiast kora nadnerczy pochodzi z mezodermy i produkuje hormony steroidowe, takie jak: kortyzol, kortykosteron, aldosteron oraz androgeny.

Hormony rdzenia nadnerczy

Adrenalina, noradrenalina:

• Hormony aminokwasowe, powstałe z tyrozyny,

• Produkowane przez rdzeń nadnerczy

• Są one spichrzane w komórkach w oddzielnych ziarnistościach,

• Uwalnianie amin katecholowych, jest pobudzane przez:

• Pobudzenie nerwowe,

• Leki,

• Hipoglikemia,

• Czynniki stresowe

• acetylocholinę

• są one rozkładane dzięki oksydazie monoaminowej (MAO):

• z adrenaliny powstaje kwas wanilinomigdałowy

• z noradrenaliny

• działanie:

• poprzez receptory α i β-adrenergiczne

• na układ sercowo-naczyniowy:

• przyspieszenie rytmu serca,

• skurcz tętniczek krązenia skórnego, nerkowego i trzewnego, z rozkurczem tętniczek mięsniowych i wieńcowych,

• zwiększenie amplitudy skurczowo-rozkurczowej

• wpływ na metabolizm węglowodanów:

• działa antagonistycznie do insuliny,

• pobudzenie glukoneogenezy

• pobudzenie glikogenolizy

• wzrost stężenia glukozy we krwi

• wpływ na metabolizm lipidów;

• pobudza lipolizę, uwalniając kwasy tłuszczowe i glicerol do krwi

• zwiększają wentylację płuc

• hamują agregację płytek krwi,

• biorą udział w ejakulacji

• pobudzają ośrodkowy układ nerwowy,

• rozluźniają mięsnie gładkie oskrzeli, przewodu pokarmowego i pęcherza moczowego, jednocześnie kurcząc mięśnie przywłosowe.

Kora nadnerczy podzielona jest na trzy warstwy - warstwę kłębkowatą (znajdującą się najbardziej zewnętrznie), która produkuje mineralokortykoidy, warstwę pasmowatą (po środku), produkującą glikokortykoidy oraz warstwę siatkowatą (wewnątrz) - androgeny. Na trzy te warstwy działa ACTH, zwiększając produkcję tych hormonów.

Hormony kory nadnerczy można podzielić na trzy grupy:

• mineralokortykoidy - działające na gospodarkę elektrolitową

• glikokortykoidy - wpływające na metabolizm białek, tłuszczy i węglowodanów,

• androgeny - będące jednym ze źródeł testosteronu u mężczyzn,a u kobiet estrogenów w okresie pomenopauzalnym.

Mineralokortykoidy:

• najważniejszym z nich jest aldosteron, mniej ważne to kortykosteron i kortyzol

• pobudzają wydzielanie mineralokortykoidów:

• angiotensyna I i II

• zwiększenie stężenia jonów potasu i zmniejszenie stężenia jonów sodu

• zmniejszenie objętości krwi lub płynu zewnątrzkomórkowego

• wydzielanie ACTH przez przysadkę mózgową

• działanie biologiczne:

• zwiększenie wchłaniania zwrotnego jonów sodu i wydzielanie jonów potasu przez komórki kanalików nerkowych,

• zwiększenie wchłaniania jonów sodu przez komórki gruczołów potowych, ślinowych i nabłonka jelitowego,

• zwiększenie objętości płynu zewnątrzkomórkowego, co powoduje zwiększenie objętości wyrzutowej serca i wzrost ciśnienia tętniczego

Glikokortykoidy:

• najważniejszym z nich jest kortyzol, mniej ważne to kortykosteron i kortyzon,

• transportowany one są przez α-globulinę, zwane transkortyną i częściowo albuminą

• pobudzają wydzielanie glikokortykoidów:

• ACTH

• Wydzielanie transkortyny

• Wzrost wydzielanie występuje rano, a spadek w godzinach nocnych,

• Działanie biologiczne:

• Wpływ na metabolizm węglowodanów:

• Działa antagonistycznie do insuliny,

• Wzmaża glukoneogenezę,

• Powoduje glikogenolizę,

• Zmniejszają zużycie glukozy, kosztem kwasem tłuszczowych

• Zmniejszają transport glukozy przez błonę komórkową

• Zwiększa stężenie glukozy we krwi

• Wpływ na metabolizm białek:

• Zwiększenie katabolizmu białek i mobilizację aminokwasów w tkankach pozawątrobowych zwłaszcza w mięśniach i tkankach kostnej

• Zwiększenie stężenia aminokwasów we krwi

• Zwiększenie tranportu błonowego aminokwasów w komórkach wątroby połączone ze zwiększoną syntezą w niej białek z równoczesnym zmniejszeniem tej syntezy w innych tkankach,

• Zwiększenie przemian aminokwasowych w komórkach wątroby (deaminacja, transaminacja, glukoneogeneza)

• Duże zwiększenie syntezy białka w tkankach przewodu pokarmowego,

• Wpływ na metabolizm lipidów:

• Powodują lipolizę w tkance tłuszczowej

• Powodują spalanie kwasów tłuszczowych (zwiększenie ilości acetyloCoA - działanie ketogenne)

• Wzmagają transport kwasów tłuszczowych do komórek

• Zwiększenie całkowitą zawartość tłuszczów w organizmie kosztem białek

• Zmniejsza rozmieszczenie tkanki tłuszczowej, która gromadzi się na twarzy, karku, tułowiu

• Zwiększenie filtrację kłębuszkową, wzmagają diurezę

• Zwiększenie reaktywności skurczowej miocytów naczyń krwionośnych

• Działanie inotropowe dodatnie

• Potęgują działanie amin katecholowych

• Działanie przeciwzapalne:

• Hamują przechodzenie białek osocza przez naczynia włosowate,

• Hamują wydzielanie histaminy i pirogenów

• Hamują aktywację neutrofilii,

• Hamują tworzenie blizny w miejscu nacieku zapalnego

• Wpływają hamująco na CRH wydzielane przez podwgórze, oraz na ACTH wydzielane z przysadki.

Androgeny:

• Kora nadnerczy stale wydziela męskie hormony płciowe zwane androgeny nadnerczowe (należą do nich przede wszystkim dehydroepiandrosteron oraz androstendiol, a w mniejszej ilości także testosteron)

• Kora nadnerczy wydziela nieznaczne ilości żeńskich hormonów płciowych: estrogeny, progesteron,

• Androgeny u mężczyzn powodują:

• Regulacja spermatogenezy

• Utrzymanie drugorzędowych męskich cech płciowych

• Utrzymanie czynności dodatkowych narządów płciowych

• Hormony anaboliczne (powodują syntezę białek)

• Pobudzenie rozwoju narządów w obszarze zatoki moczowo-płciowych

• Obniżenie brzmienia głosu

• Powstanie typowego owłosienia klatki piersiowej, pach, wzgórka łonowego, zanikania włosów na głowie

• Podnosi libido

• Zaburzenia:

• Wirylizm u kobiet - zbytnie wytwarzanie androgenów u kobiet, zarost na brodzie, pogrubienie głosu, łysienie, nadmierny rozwój łechtaczki

Rzekome przedwczesne dojrzewania płciowego - guz hormonalny u chłopców, nadmierny rozwój wtórnych cech płciowych.

• Regulacja wydzielania i fizjologiczne działanie insuliny, glukagonu, tyroksyny, somatotropiny, parathormonu, oksytocyny, wazopresyny, kalcytoniny, prolaktyny, hormonów płciowych, aldosteronu i kortyzonu

Insulina, glukagon, tyroksyna, somatotropina, parathormon, kalcytonina,prolaktyna, aldosteron i kortyzol opisane są w pytaniu poprzednim.

Oksytocyna, wazopresyna opisane są w pytaniu o układ podwzgórzowo-przysadkowy.

Hormony płciowe, do których zaliczamy hormony płciowe żeńskie (estrogeny, progesteron) oraz hormony płciowe męskie (testoteron, dehydroepiandrosteron).

Estrogeny:

• Hormony steroidowe produkowane przez jajniki kobiet,

• Jego wydzielanie pobudzane jest przez LH,

• Jego stężenie zależy od fazy cyklu miesięcznego - 7 dni przed osiągnięciem szczytu stężenie estrogenu zaczyna rosnąć (szczyt tuż przed owulacją), po czym zaczyna się zmniejszać, najmniejsze stężenie estrogenów jest w czasie miesiączki

• Działanie:

• pochwa - dojrzewanie komórek nabłonka z dużą ilością glikogenu (złuszczanie komórek kwasochłonnych)

• szyjka macicy - otwarcie ujścia zewnętrznego, wydzielanie przejrzystego śluzu krystalicznego w postaci liści paproci

• błona śluzowa macicy - wzrost gruczołów macicznych i liczne podziały komórek

• sutki - rozwój przewodów mlecznych

• jajnik - pobudzenie wzrostu komórek ziarnistych, pojawienie się receptorów dla LH, selekcja pęcherzyków do dalszego wzrostu jest zapewniona dostateczna ilość receptorów LH i FSH w komórkach ziarnistych wrażliwych na niskie stężnie gonadotropin w początku fazy folikularnej

• stężenie estrogenów we krwi przed owulacją jest w ścisłej korelacji ze szczytem LH, a w fazie lutealnej między astrogenem i progesteronem.

Progesteron:

• hormon steroidowy produkowany przez jajniki kobiet,

• w fazie folikularnej stężenie progesteronu jest na granicy wykrywalności, począwszy od dnia owulacji jego wydzielanie jest znaczne i od dnia 5-10 dnia po owulacji, następnie dość szybko spada,

• jego wydzielanie pobudzane jest przez FSH,

• działanie:

• główne - przygotowanie błony śluzowej macicy do zagnieżdżenia zapłodnionego jaja

• pochwa - komórki warstwy pośredniej - zmniejszenie kwasochłonności, zwijanie, skupianie, zasadochłonność,

• błona śluzowa macicy - glikogen w komórkach, poskręcanie gruczołów, naczynia spiralne, śluz w gruczołach,

• mięsień macicy - hamowanie skurczów,

• szyjka macicy - obkurczenie ujścia wewnętrznego, śluz gęsty nieprzepuszczalny dla plemników,

• działanie ogólne - hipertermia (około 37^OC), działanie znieczulające, zmniejsza stężenia sodu w osoczu, zwiększa jego wydzielanie.

Działanie męskich hormonów płciowych (testosteron, dehydroepiandrosteron) jest opisane przy androgenach kory nadnerczy.

• Rola hormonów w regulacji gospodarki fosforanowo - wapniowej

Wapń jest bardzo ważnym jonem naszego organizmu. Reguluje bardzo wiele funkcji naszego organizmu między innymi:

• Krzepnięcie krwi

• Skurcz mięśni,

• Funkcjonowanie nerwów,

• Prawidłowe działanie błony komórkowej,

• Tonus naczyń,

• Jest wtórnym przekaźnikiem hormonalnym (kadaweryna).

W osoczu jego stężenie wynosi około 2,5 mmol/l. Około 1 % całego wapnia znajduje się w komórkach, a 0,1% w płynie zewnątrzkomórkowym. W komórce wapń występuje w największej ilość w retikulum endoplazmatycznym i mitochondrium w połączeniu z białkami wiążącymi wapń.

Najwięcej wapnia znajduje się w kościach, gdzie występuje on w dwóch głównych postaciach:

• Postać łatwo wymienialna z wapniem w płynach ustrojowych (ok. 100 mmol) - bardzo ważna ze względów biologicznych, dzięki tej frakcji możliwe jest utrzymanie stałości stężenia wapnia w organizmie

• Postać słabo wymienialna, związana z hydroksyapatytami kości.

W osoczu wapń występuje także pod różnymi postaciami jako:

• Wapń zjonizowany (1,2 mmol/l - 4,5 mg% - 48%) - właśnie to stężenie wapnia jest bodźcem dla hormonów, które regulują jego gospodarkę,

• Wapń kompleksowy (0,15 mmol/l - 0,6 mg% - 5%) - wapń połączony z cytrynianami, fosforanami i węglanami,

• Wapń związany z białkiem (1,2 mmol/l - 4,8 mg% - 46%) - wapń połączony jest głównie z albuminami.

Wapń w nerkach podlega przesączaniu kłębuszkowemu i resorbcji zwrotnej, głównie w kanalikach proksymalnych w pętli Henlego. Odbywa się to w ścisłym związku z wchłanianiem jonów Na⁺. Tylko niewielka ilość wapnia jest wydalana z moczem (ok. 2,5mmol/dobę). Reszta wapnia jest usuwana z kałem, w połączeniu z wchłanianie, które ma postać transportu aktywnego, związanego z ATP-azą Ca²⁺ oraz aktywną postacią witaminy D₃.

Organizm człowieka zawiera około 22 mmol/l fosforanów, z czego 80-85% znajduje się w kościach i zębach, a reszta w płynie zewnątrz- i wewnątrzkomórkowym. Fosforany w osoczu, mogą występować jako:

• 75% to fosforany organiczne,

• 25% to fosforany nieorganiczne, głównie jako PO₄^3-, HPO₄^2—HPO₄^-.

Fosforany nieorganiczne wchłaniają się w dwunastnicy i jelicie cienkim na drodze transportu czynnego i biernej dyfuzji.

W regulacji gospodarki wapniowo-fosforanowej bierze udział parathormon, kalcytonina oraz witamina D₃.

Parathormon (przytarczyce) i kalcytoninę (tarczyca) opisałam już przy opisie hormonów, wydzielanych przez odpowiednie gruczoły.

Aktywna witamina D₃ powstaje z cholesterolu, który w skórze pod wpływem światła zmienia w cholekalcyferol (witamina D₃), który następnie idzie do wątroby, gdzie zachodzi hydroksylacja do 25-hydroksycholekalcyferolu (kalcydiolu). Związek ten podąża następnie do nerek, gdzie zachodzi końcowa reakcja z utworzeniem dwóch związków - aktywnego, który może być uznany właściwym hormonem, czyli 1,25-dihydroksycholekalcyferolu (kalcytriolu) oraz 24,25-dihydroksykalcyferolu, który jest mało aktywny. Zmiana na aktywną postać wit. D₃ (kalcytriol) zachodzi jedynie przy udziale parathormonu, który pobudza odpowiednią hydroksylazę. Tak samo duże ilości kalcytriolu hamują na zasadzie sprzężenia zwrotnego swe wytwarzanie.

Kalcytriol działa na:

• jelito:

• pobudza wchłanianie wapnia z jelit, poprzez aktywację białka DBG (wiąże ono wapń, warunkując jego duży gradient poprzez błony, przez co ułatwia transport) oraz zwiększenie przepuszczalności brzeżka szczoteczkowego jelit dla wapnia,

• pobudza wchłanianie fosforanów w jelicie cienkim,

• kości:

• wzmaga działanie parathormonu na kości,

poprzez zwiększenie wchłaniania wapnia i fosforanów, pośrednio zwiększa stężenie ich w kościach, co ułatwia wiązanie ich w kości (mineralizację).

• Rola hormonów w regulacji gospodarki węglowodanowej

W organizmie bardzo ważne są węglowodany, a w szczególności glukoza, której stężenie powinno wynosić 80-90 mg%. Glukoza jest jedynym źródłem energii dla komórek mózgowych, które są jednymi z najważniejszych komórek naszego ciała. Właśnie dlatego jej gospodarkę reguluje tak dużo hormonów.

Mogą one z jednej strony podnosić jej stężenie we krwi, wzmagać glukooneogenezę, glikogenolizę. Działają tak: somatotropina, końcowoe działanie tyroksyny, glukagon, adrenalina, glikokortykoidy (ich szczegółowe działanie na tą gospodarkę, znajduje się przy opisie tych hormonów).

Z drugiej strony, przy podwyższonym stężeniu glukozy, muszą istnieć mechanizmy obniżające je - pobudzające glikolizę, hamujące glukoneogenezę, wzmagające transport glukozy do mięsni i wątroby, gdzie może zostać ona zmagazynowana w postaci glikogenu. W tym bierze udział, jeden z ważniejszych hormonów naszego organizmu - insulina, wspomaga ją w swym początkowym działaniu tyroksyna (szczegółowy opis, znajduje się przy opisie szczegółowym tych hormonów).

W zaburzeniach tej gospodarki, najważniejszą z chorób jest cukrzyca, która dotyka coraz więcej osób, jest tzw. chorobą cywilizacyjną. Związana jest z niedoborem insuliny (szczegółowy opis, znaleźć można przy opisie insuliny).

• Rola hormonów w regulacji gospodarki białkowej

Hormony w gospodarce białkowej są bardzo ważne. Powodują one przede wszystkim wzrost syntezy białek. Hormonem, który jest bardzo ważny w tym działaniu jest somatotropina, która umożliwia wzrost dzieci. Wiele hormonów (tyroksyna, insulina, czy androgeny u mężczyzn) działają synergistycznie do tego hormonu (szczegółowo w opisie tych hormonów).

Natomiast hormonami, działającym trochę inaczej są glikokortykoidy. Powodują one katabolizm białek niewątrobowych, natomiast w wątrobie powodują tworzenie białek oraz wiele reakcji związanych z aminokwasami (szczegółowo w opisie glikokortykoidów).

Gdy zaburzone jest wydzielanie hormonów pierwszej grupy - somatotropiny, insuliny, tyroksyny, androgenów (jest ich za mało)- występuje wtedy niski wzrost, który związany jest właśnie z za niską syntezą białek. Rozróżniamy wtedy:

• Karłowatość przysadkową (związaną z niskim wydzielaniem somatotropiny),

• Karłowatość tarczycową (związaną z niskim wydzielaniem tyroksyny),

• Niski wzrost u osób, chorujących od urodzenia na cukrzycę (związany z niskim stężeniem insuliny)

• Niski wzrost u mężczyzn z niedoborem androgenów.

Zbyt duże stężenie tych hormonów, a w szczególności somatotropiny, może wywołać duży wzrost (opisane przy somatotropinie).

• Rola hormonów w regulacji gospodarki lipidowej

Lipidy są bardzo ważnym materiałem zapasowym organizmu znajdującym się w tkance tłuszczowej. Przy braku glukozy są one uwalnianie i wykorzystywane jako materiał energetyczny przez większość tkanek. Uwalniani to powodują: somatotropina, tyroksyna, glukagon, adrenalina, glikokortykoidy (ich szczegółowe działanie na tą gospodarkę, znajduje się przy opisie tych hormonów).

Gdy stężenie glukozy jest podwyższone, zostają z niej syntetyzowane lipidy (triacyloglicerole), które są magazynowe z tkance tłuszczowej. Zadanie to spełnia insulina (szczegółowy opis przy insulinie).

• Cykl miesięczny

Cykl miesięczny obejmuje wiele zmian zachodzących na osi podwzgórze-przysadka-jajnik-macica. Za jego początek przyjmuj się pierwszy dzień krwawienia. Każdy cykl obejmuje szereg zjawisk. Do najważniejszych należą:

• Owulacja (uwolnienie komórki jajowej zdolnej do zapłodnienia)

• Przygotowanie błony śluzowej macicy do zagnieżdżenia zapłodnionej komórki jajowej

• Złuszczanie się błony śluzowej macicy objawiające się krwawieniem miesięcznym.

Długość cyklu wynosi około 28 dni. Stałe powtarzające się odchylenia od tej normy, są uznawane za prawidłowe. Prawidłowy cykl miesięczny można podzielić na:

• Złuszczanie się błony śluzowej macicy,

• Fazę folikularną cyklu trwającą zazwyczaj 14-17 dni,

• Owulację, występującą w ciągu jednej doby,

• Fazę lutealną cyklu, bardziej trwałą trwającą 14 dni.

W czasie cyklu następuje zmienne wydzielanie hormonów przysadkowych i jajnikowych i ścisła między nimi zależność.

Faza folikularna:

• Faza ta nazwana jest od stężenia hormonu folikulotropowego, który osiąga duże wartości,

• Stężenie FSH zwiększa się stopniowo, osiągając szczyt w pierwszym tygodniu cyklu, powodując w ten sposób rekrutację pęcherzyków jajnikowych do wzrostu,

• Pęcherzyki pod wpływem FSH zaczynają produkować estradiol i inhibinę (wpływa ona na syntezę i uwalnianie FSH),

• Współdziałanie FSH i estradiolu powoduje wzrost kilkunastu pęcherzyków z poprzednio już wybranych,

• Pod koniec pierwszego tygodnia duże stężenie estradiolu powoduje spadek wydzielania FSH na zasadzie sprzężenia zwrotnego ujemnego,

• W fazie tej stężenie LH osiąga stały, dość niski poziom (rośnie od pierwszego dnia cyklu, osiągając stały poziom około 3 dnia)

• 3-4 dni przed owulacją następuje wyraźny wzrost stężenia LH we krwi, osiągając swój szyt podczas owulacji.

Faza lutealna:

• faza ta nazwana jest stężenia hormonu luteotropowego, który stężenie osiąga wówczas duże wartości

• od owulacji stężenie LH powoli maleje aż do wystąpienia miesiączki, osiągając jeden-dwa szczyty

• powoduje on wydzielanie progesteronu niezbędnego do utrzymania ciałka żółtego,

• duża ilość progesteronu w czasie owulacji powoli powoduje zahamowanie wydzielanie LH, na zasadzie sprzężenia zwrotnego,

• małe stężenie LH powoduje wystąpienie miesiączki,

• podczas całej fazy luternej FSH znajduje się na niskim, stałym poziomie.

Zmiany błony śluzowej macicy podczas trwania cyklu miesięcznego:

• faza folikularna:

• w 4-9 dniu cyklu grubość błony śluzowej macicy wynosi zaledwie 0,5 m, komórki dzielą się

• w 10 dniu gruczoły wzrastają, poszerzeniu ulega ich światło, podścielisko robi wrażenie obrzękniętego, zaczynają różnicować się naczynia włosowate,

• w 14 dniu cyklu nabłonek ma grubość 3-5 mm, powierzchnia błony śluzowej jest falista, gruczoły się nadal powiększają, w komórkach gromadzą się polisacharydy, zmniejsza się obrzęk podścieliska, naczynia krwionośne się rozszerzają,

• o owulacji świadczy:

• zmiana śluzu szyjki macicy,

• podwyższenie temperatury ciała o około 0,5 stopnia,

• zwiększenie stężenia progesteronu,

• faza lutealna:

• w 16-17 dniu komórki wykazują mniej mitoz, gruczoły skręcają się, w komórkach pojawia się glikogen i lipidy,

• w 18-24 dniu endometrium sprawia wrażenia piły zębatej, swym wyglądem przypomina doczesną,

• 25-26 dzień - światło gruczołów wypełnia się glikogenem, komórki podścieliska dzielą się mitotycznie,

• 26-27 dzień - ustępuje obrzęk podścieliska, pojawiają się nacieki leukocytarne,

• miesiączka:

• zmniejszenie stężenia hormonów steroidowych, głównie progesteronu,

• obkurczenie naczyń, powstanie martwicy i złuszczenie się czynnościowej warstwy błony śluzowej macicy,

oprócz krwi, wydzielina zawiera: śluz, fragmenty złuszczającej się błony śluzowej macicy, komórek pochwowych i bakterii.

Nerka

• Regulacja gospodarki wodno-elektrolitowej

Płyny ustrojowe:

Woda to główny objętościowy składnik organizmu człowieka, środowisko, w którym zachodzą procesy życiowe oraz rozpuszczzalnik wielu substancji.

Całkowita woda organizmu stanowi ponad połowe masy ciała - u kobiet 52%,

u mężczyzn 63%. Różnica w zawartości wody zależą od rozwoju tkanki tłuszczowej,dlatego u kobiet % wody jest mniejszy (BO SĄ TŁUSTE). Zawartość wody zmniejsza się w otyłości.Tkanka tłuszczowa zawiera 10% wody,tkanka kostna 22%, tkanki miękkie 68-82%. Udział tkanki beztłuszczowej w tzw beztłuszczowej masie ciała jest stały i wynosi ok.70%.

niezależnie od płci. Całkowita woda organizmu - TBW (total body water)

występuje w różnych przedziałach - tzw. przestrzeniach wodnych.Różni je objętość,skład płynu i funkcja.

TBW (60% masy ciała) :

1.ICF - intracellurar fluid compartment - ok40%

2. ECF - extracellurar compartment 15 - 30%

ECF to pozostałosć praoceanu z którego wyszło życie.Jego skład odpowiada

praoceanowi,choć stężenia są niższe niż w wodzie morskiej,

W ECF wyróżniamy przedziały:

- przestrzeń wewn. naczyniowa - osocze krwi

- przestrzeń zewnątrznaczyniowa - chłonka i płyn miąższowy który otacza wszystkie komórki,oprócz krwinek

-przestrzeń transkomórkowa - płyn mózgowo-rdzeniowy, w jamach ciała tj.opłucnej,otrzewnej,osierdziu, płyn w komorach ok, torebkach stawowych, przewodzie pokarmowym - ślina,sok żołądkowy,trzustkowy,jelitowy i żółć

Skład elektrolitowy płynów ustrojowych:

Elektrolity to 95% subst. rozpuszczonych w płynach ustrojowych.Najważniejsze elektrolity: kationy - sód, potas,wapńmagnez oraz anoiny:chlor, wodorowęglany,fosforany i jony organiczne.

Stężenia elektrolitów wynikają z właściwości barier rozdzielających ( błon półprzepuszczalnych ). Wodazwykle przechodzi łatwo, a subst. dyfundują słabo lub wcale.Jony Na+ i Cl- są na zewn. a K+ w środku, Ca++ jest najwięcej w przestrzeni zewnątrzkomórkowej po Na+.

W płynie tkankowym jest też niewielkie stęzenie anionów białkowych.

Ruch wody przez błonę półprzepuszczalną zgodny z gradientem stężeń to osmoza.Osmozę można ograniczyć przez wywarcie odpowiedniego ciśnienia na błonę od strony roztworu z większą ilością cząstek niedyfundujących.Ciśnienie to,to wlasnie ciśnienie osmotyczne.

Mimo różnic w stężeniach poszczególnych składników w płynie zewn- i wewnątrzkomórkowym ich ciśnienia osmotyczne są jednakowe.

Bilans wodny

Płyna stanowia 50% całkowitej ilośći przyjmowanej wody,pozostała część wody pochodzi z pokarmów stałych oraz spalania składników pokarmowych.Najmniejsze dobowe zapotrzebowanie człowieka na wodę wynosi 1,4l, wzrasta z jej utratą

Utrata wody zachodzi przez:

- wydalanie moczu - średnio 1.5 l na dobę

- wydalanie potu - zależy od temperatury ciała,otoczenia, wilgotności powietrza

- parowania z powierzchni skóry - to samo co przy pocie

- wydalania kału - średnio 100-200ml na dobę

- wydalania powietrza - średnio 300ml na dobę

Stosunki objetościowe płynu w przestrzeniach zależą od :

objętości wypitych płunów,ilośći przyjętych soli mineralnych,

utratywody przez organizm,

kliniczne następstwa - odwodnienie - przewodnienie

Reg. gosp. wodnej

Zaburzenia bilansu wodnego to naruszenie równowagi między utrtą płynów i ich uzupełnianiem.

Równowagę regulują dwa mechaniamy:

1.układ pragnienia

2. regulacja hormonalna wydalania wody

AD 1

bodźcem pobudzającym układ pragnieniajest podwyższenie ciśnienia osmotycznego płynów ustrojowych co pobudza receptory ośrodkowego układu nerwowego ( osmoreceptory).

AD2

kontrola hormonalna obejmuje działanie wazopresyny ADH,hormonu antydiuretycznego. Zwiększa rwesorpcję wody w kanalokach nerkowych. Wazopresyna zwiększa aktywność układu pragnienia oraz hamuje sekrecję reniny.Oba układy odpowiadają za prawidłowe stęzenie soli sodu w przestrzeni zewn.komórkowej

Regulacja wydalania sodu zachodzi przy udziale aldosteronu i przedsionkowego czynnika(pepetydu) natriuretycznego ANP,ANF

Aldosteron jest jednym ze składników układu RAA - renina- angiotensyna-

aldosteron. Przywraca do normy objętość płunu pozakomórkowego i wyrównuje stosunek Na+ i K+ - zwiększa wchłanianie zwrotne sodu i wydzielanie potasu przez kanaliki nerkowe,zwiększa wchłaninie sodu w gruczołach potowych, ślinowych, nabłonku jelitowym.

ANP przy wzroście objętości płynów ustrojowych zwiększa wydalanie sodu przez nerki.

• Filtracja kłębuszkowi.

Filtracja zachodzi w naczyniach włosowatych kłębuszków nerkowych.Podlega filtracji osocze krwi.20 % wody osocza z rozpuszczonymi małocząsteczkowymi substancjami ulega przesączeniu do światła torebki - tzw. przesącz kłębuszkowy.Pozostała część osocza ze wszystkimi białkami odpływa z kłębuszka tętniczką odprowadzającą.Siłą napędową filtracji jest ciśnienie hydrostatyczne krwi i naczyniach włosowatych kłębuszkowych

3warstwowa budowa błony filtracyjnej ciałek nerkowych:

1= komórki śródbłonka naczyń włosowatych kłębuszków z charakerystycznymi okienkami

2= błona podstawna komórrek torebki ze śreodkową warstwą gęstą

3= warstwa komórek nabłonkowych torebki - podocytów - z wyrostkami stopowatymi opierającymi się na błonie podstawnej. wyrostki stopowate łaczy blaszkazamykająca.

Błona filtracyjna działa jak sito z porami 3-4mm.Cząsteczki o masie cz.5000,

promieniu 1,5nm przechodzą w 100% na co wskazują jednakowe stężenia w przesączu i osoczu. Cząsteczki moiglobiny przechodżą w 75%, 3%hemoglobiny m.cz.68000,promień 3,3nm; albuminy nie przechodzą wcale - promień 3,6nm. Charakter i budowa fizykochemiczna nie są poznane, prawdopodobnie pory mają charakter "czynnościowy", a nie są stałą budowę.

Ujemne ładunki elektryczne trwale związane z wszystkimi trzema warstwami błony istotnie hamują przechodzenie białek. Dzięki tym ładunkom na powierzchni komórek śródbłonka zatrzymywane są ujemnie naładowane albuminy osocza.Zdolność przenikania cząsteczek zależy od wielkości,kształtu i ładunków elektrycznych.Łatwiej przechodzą cząsteczki wydłużone.Białka - polianiny zatrzymywane są bardziej niż o ich wielkości .... ( nie odbite)

Siły napędowe filtracji kłębuszkowej

Filtracja zachodzi ponieważ ciśnienie hydrostatyczne w naczyniach włosowatych kłebuszka (Pc) jest większe niż suma sił przeciwstawiających się filtracji .Należą do nich:

-ciśnienie onkotyczne - koloidoosmotyczne osocza krwi w naczyniach włosowatych kłębuszka - Cc - zależy od białek osmotycznie wiążących wodę w osoczu

- ciśnienie hydrostatyczne przesączu w torebce kłębuszka - Ptor - wobec małej ilości białek w przesączu można w analizie pominąć Ctor.

Ponieważ znaczna część Pc zużywana jest na zrównoważenie Ctor i Ptor,stąd

efektywna filtracja kłębuszkowa EFP = Pc - Cc - Ptor = 2Kpa= 15 mmHg,

co stanowi 1/4 ciśnienia hydrostatycznego w naczyniach włosowatych kłębuszka.

Śrenia wartość Cc = 3,3 Kpa = 25mmHg. W rzeczywistości ciśnienie onkotyczne stopniowo wzrasta wzdłuż przebiegu naczynia włosowatego.

Zależy tod postępujacego bezbiałkowego przesączu do torebki i stopniowo zagęszczania białek osocza. Przy końcu naczynia Cc=5,3 Kpa = 40mmHg,

tak że Cc + Ptor zbliża sie lub jest równe Pc. EFP zbliża sie do zera i filtracja ustaje. Zjawisko to,to równowaga ciśnień filtracyjnych - filtration pressure equilibrium. W przypadku istnienia równowagi filtraja będzie się zmieniać rónolegle do zmian RBF i ten czynnik decyduje o wielkości GFR.Nie jest zbadane czy w nerce jest równowaga czy nierównowaga w końcowym odcinku naczyń włosowatych.

Wielkosc filtracji kłębuszkowej zależy od EFP oraz przepuszczalności i globalnejpowierzchni błony filtracyjnej: GFR = Kf * EFB

(Kf złożony współczynnik charakteryzujący przepuszczalność i powierzchnię błony filtracyjnej)

Obniżenie obu parametrów w wyniku zmain morfotycznych ciałek nerkowych i unieczynniania części nefronów to obniżanie się GFR w chorobach nerek.

Czynniki stabilizujace i modyfikujące filtrację

Przy zmianach ciśnienia w tętnicy nerkowek od 12 do 24 Kpa = 90-180mmHg ciśnienie hydrostatyczne w naczyniach włosowatych jest stałe Pc=7,33Kpa=55mmHg.Dzięki zmianom przystosowawczym oporu tętniczki odprowadzającej Pc oraz EFP oraz GFR podlegają autoregulacji,podobnie jak przepływ krwi przez nerki.W końcowym nefronie działa jeszcze jeden system stabilizacji GFR.Opiera się on na ujemnym stężeniu zwrotnym między ilością chlorku sodowego,dopływającego do tętniczki doprowadzającej kłębuszka. I tak wzrost GFR,a więc wzrost ilości NaCl dostarczanej do kanalików wyczuwany przez komórki receptorowe plamki gęstej prowadzi do zwężenia tętniczki doprowadzającej i przywrócenia równowagi RPF oraz wielkości filtracji Kłębuszkowej do wartości wyjściowej.Postuluje się występowanie subst. naczyniokurczącej = humoralnego mediatora tej reakcji.Założenie,ze miejscowo uwalniana jest renina i powstaje angiotensyna jest kwestionowane.

Mechanizm ten nazwany kanalikowo-kłębuszkowego sprzężenia zwrotnego, tubulu-glomerular feedback, wspomagałby i uzupełniał mechanizm miogenny autoregulacji RBF i GFR polegający na skurczu tętniczki doprowadzającej kłębuszka w odpowiedzi na jej rozciąganie i wzrost ciśnienia transmuralnego.

Z równania EFP = Pc - Cc - Ptor wynika,że wielkość filtracji kłębuszkowej zmienia się przy zmianie ciśnienia onkotycznego krwi Cc oraz ciśnienia hydrostatycznego w torebce Ptor. Ponieważ Cc jest wprost proporcjonalne do stężenia białek w osoczu znaczna hipoproteinemia powoduje wzrost filtracji. Dożylne podawaniedużej ilości NaCl np. izotonicznego r-ru rozcieńczają białka i powodują wzrost GFR. W przypadku zamkniecia światła moczowodu przez kamień moczowy, ciuśnienie hydrostatyczne w całym systemie kanalików podwyższa się, wzrośnie Ptor więc zmniejsza sie EFP i GFR. Częściej jednoczesne obnizenie filtracji i przepływu krwi przez kłębuszek jest następstwem spadku EFP spowodowanego zwęzeniem tętniczek doprowadzających np. pobudzenie werkowych włókien współczulnych lub działanie hormonów kurczących naczynia - amin katechoowych lub angiotensyny.W stanach pobudzenia układu wspólczulnego i przy wydzielaniu wymienionych hormonów GFR mniej się zmienia jak RBF.Ponieważ skurcz tętniczki doprowadzającej częściowo zapobiega spadkowi EFR zależnemu od zwęzenia tętniczek doprowadzających Rozbieżność między małym spadkiem filtracji a znacznym obniżeniem przepływu krwi jest spowodowany działaniem na kłębuszek angiotensyny kurczącym w większym stopniu tętniczkę odprowadzającą.Zmainy czynnosci kłębszków powodują wzrost tzw. frakcjifiltracyjnej osocza ff równej stosunkowi GFR do RBF.

W prawidłowej filtracji oznacza się frakcję filtracyjną jako Cin/Cpah wynosi dla człowieka 125 ml/min / 650 ml/min = 0,19 co oznacza,że 19% objętości osocza przepływającego przez kłębuszki ulega przesączeniu.Pod wpływem angiotensyny objętość przesączu może stanowić ponad 30% RPF.Zdolność kłębuszków do filtracji przy mniejszym ukrwieniu umożliwia dostarczenie zaoszczędzonej krwi do innych narządów i tkanek bez upośledzenia czynności wydalniczej i regulacyjnej nerek.Ma to znaczenie przy hipowolemii - zmniejszonej objętości krwi krążącej,np po małym krwotoku.Pobudzenie układu współczulnego i duże stężenie hormonów kurczących naczynia występujace przy znacznej hipowolemii prowadzi do spadku RBF i GFR małe objętości przesączu resorbowane są w całości w kanalikach nerkowych,tak że wydalanie moczu ustaje..Bezmocz może nastąpić przy obniżeniu średniego ciśnienia tętniczego krwi znacznie poniżej azkresu autoregulacji RBF i GFR tj poniżej 12 Kpa - 90 mmHg

Charakterystyka przesączu kłębuszkowego:

Błona filtracyjna zatrzymuje białka a przepuszcza inne substancje, przesącz kłębuszkowy ma charakter odbiałczonego osocza. Objętość przesączu utworzonego w czasie 1 minuty jest o 5% mniejsza niż objęstość osocza oczyszczonego z inuliny w tym samym czasie Cin,bo 5% zajmują bialka nie ulegające filtracji. Stęzenie substancji pozbawionych ładunku elektrycznego ( glukoza,mocznik) jest jednakowe dla przesączu i wody osocza.Stęzenie anionów jest w przesączu nie co większe,a kationów nie co mniejsze.Wynika to z równowagi Gibbsa-Donnana(prawo opisuje sytuacje,gdy po jednej stronie błony półprzepuszczlanej - wświetle naczyń włosowatych kłębuszka - są małe jony,unieruchomione palianiony białkowe,a po drugiej stronie - w świetle torebki - wyłącznie jony przenikające przez błonę. W celu zachowania równowagi elektrycznej i zoobojętniania ujemnych ładunków unieruchomionych białek część kationów zostaje zatrzymana w świetle naczyń włosowatych,nadmiar ruchomych anionów przechodzi na przeciwną strone błony.Wtedy różnice potencjałów midzyąwiatłem naczyń włosowatych kłębuszka,a światłem jego torebki=0.

Różnice w stężeniu jonów w wodzie osocza i przesączu, wynikające z prawa G-D są małe dla jonów jednowartościowych i wynoszą 5%.

W praktyce ilosć dowolnej substancji X przesączonej w kłębuszkach w jednostce czasu( przesączonyładunek x, GFRx) oblicza się z iloczynu jej stężenia w osoczu Px i GFR np dla Na+

GFRNa+=GFR*PNa+ = 125ml/min*0,14mmol/ml = 17,5mmol/min

• Transport kanalikowy-transport maksymalny, próg nerkowy

TRANSPORT KANALIKOWYELEKTROLITÓW I WODY

Z ogólnej objętości ok. 125 ml przsączu wytworzonego w ciałkach nerkowych obydwu nerek dorosłego człowieka w ciągu minuty powst. zaledwie ok.. 1 ml moczu ostatecznego. W czasie przepływu przez kanaliki nerkowe skład, osmolalność i pH przesączu ulegają zasadniczym zmianom. Jest to wynikiem wymiany wody i substancji rozpuszczonych między światłem kanalików a otaczającym je śródmiąższem i krwią naczyń włosowatych okołokanalikowych . Ruch subst. przez ściany kanalików może zachodzić w obu kierunkach i jest ogólnie określany mianem TRANSPORTU KANALIKOWEGO . Transport ze światła kanalika do tkanki otaczającej - wchłanianie zwrotne (resorpcja) - może mieć charakter biernej dyfuzji, wykorzystywać subst. przenośnikowe oraz może mieć char. transportu czynnego. Subst. znajdujące się w Srodmiąższu okołokanalikowym mogą także dyfundować biernie do światła kanalików , transport czynny w tym samym kierunku jest nazywany sekrecją lub wydzielaniem kanalikowym.

Tak przedstawiony podział transportu zawiera duze uproszczenian. Po pierwsze , kom. kanalika traktowana jest jak jednolita przegroda . W rzeczywistości subst. może dyfundować biernie z płynu kanalikowego do wnętrza kom. , a następnie może być czynnie wypompowywana do tkanki okołokanalikowej. Po drugie, dla wielu subst. ruch zachodzi jednocześnie w obu kierunkach , np. bierna dyfuzja sodu z tkanki okołokanalikowej do kom. kanalików i jego czynny transport z kom. przez bł. podstawną na zewnątrz.

KANALIK BLIŻSZY - Około 70% przesączu kłębuszkowego czyli u dorosłego około 125 l płynu w ciągu doby ulega resorpcji w kanalikach bliższych. Ta znaczna redukcja obj. płynu kanalikowego zachodzi bez zmiany jego osmolalności (ciśnienia osmotycznego), a więc resorbowany płyn jest również izotoniczny w stosunku do osocza. Nie ulega też zmianie st. gł. kationów sodu, potasu i wapnia , podczas gdy st. chlorku nieco wzrasta (resorpcja cl- mniejsza niż resorpcja H2O lub Na+) a st. wodorowęglanów zmniejsza się (stosunkowo większa resorpcja HCO3-)

RÓWNOWAGA KŁĘBUSZKOWO-KANALIKOWA - oznacza istnienie stałego stosunku przesączonej w kłębuszkach do obj. zresorbowanej w kanaliku bliższym. Przy wzroście lub spadku GFR resorpcja wzrasta lub obniża się w sposób proporcjonalny tak, że w dalszym ciągu niemal 70% przesączu ulega wchłonięciu (stała resorpcja `procentowa' przy zmianach resorpcji wyrażonej liczbą absolutną ). Zjawisko to zapobiega większym wahaniom obj. płynu nie zresorbowanego w kanaliku bliższym i dostarczanego do kanalika dalszego (tzw. ładunek dystalny).

Ma to duże znaczenie, ponieważ utrzymanie ładunku dystlnego w wąskich granicach jr=est warunkiem sprawnego funkcjonowania kanalika dalszego. Wiadomo bowiem, że ten odcinek , w przeciwieństwie do kanalika bliższego , nie jest przystosowany do resorbowania dużych ilości płynu kanalikowego i jego zalanie nie wchłoniętym przesączem spowodowałoby utratę wraz z moczem znacznych ilości wody i elektrolitów. Z drugiej strony wydatnie zmniejszony ładunek dystalny mógłby ulec w całości wchłonięciu , co byłby jednoznaczne z ustaniem czynności wydalniczej i regulacyjnej nerki.

MACHANIZM RESORPCJI PŁYNU W KANALIKU BLIŻSZYM

Resorpcja niemal 70% całej obj. przesączu w kanaliku bliższym jest procesem na wielką skalę i dość złożonym . Składają się na nią różne formy transportu , zarówno czynnego jak i biernego . Ilościowo gł. składnikiem przesączu jest Na+ i towarzyszące mu aniony. Stąd też opis resorpcji płunu w kanaliku bliższym jest głównie opisem resorpcji Na+ .

W pierwszym odcinku kanalika Na+ wchodzi do kom. wspólnie z glukozą , aminokwasami, wodorowęglanami oraz resztami kwasów fosforowego, octowego , cytrynowego, mlekowego... Kation Na+ zastępuje też w kom wychosdzący z niej jon wodorowy . Transport sodu do kom. może zachodzić dzięki małemu st.Na+ w cytoplazmie (ATP-aza).

Intensywna resorpcja związków organicznych i szeregu anionów (z wyjątkiem Cl-) na początku kanalika bliższego powoduje, że w dalszych jego odcinkach ich st. jest małe, natomiast st. Cl- zwiększone. W związku z tym sód jest tutaj resorbowany w powiązaniu z jonami Cl- . W proces ten zaangażowany jest zarówno transport czynny jak i bierny . Mechanizm transportu Na+ do kom. nie został jeszcze szczegółowo poznany. Wiadomo jednak, że io tutaj gł. rolę odgrywa różnica st. Na+ między świarłem kanalika (st. duże )a wnętrzem kom. (st. małe), związana z aktywnością NA+-K+-ATPazy. Ocenia się, że resorpcja NaCl w w tym odcinku kanalika bliższego w 30% ma char. bierny. Niewielka nadwyżka ciśnienia osmotycznego we krwi okołokanalikowej naczyń włosowatych w stos do światła kanalika - wynik czynnej resorpcji zw. organicznych i anionów w początkowym odcinku kanalika - powoduje ruch osmotyczny wody ze światła w kierunku śródmiąższu i krwi. Woda ta, płynąc nie przez komórki, lecz przez boczne przestrzenie międzykomórkowe (tzw. droga paracelularna) porywa z sobą jony Na+ i Cl- (przepływ bierny konwekcyjny).Lekka elektrododatność światła kanalika sp®zyja również biernej dyfuzji N+ drogą paracelularną (przepływ bierny dyfuzyjny). Wysokie ciśnienie onkotyczne białek we krwi naczyń włosowatych ułatwia ewakuację wchłoniętego płynu ze śródmiąższu do krwiobiegu.

Wydzielanie do światła kanjalika jonu wodorowego , powiązane z transportem Na+ i HCO3- (patrz regulacja równowagi kw.-zas.) Podobnie jak w przypadku głównych jonów przesączu , większość przesączonego K+, Ca++i fosforanów organicznych wchłania się także w kanaliku bliższym . Hormon przytarczyc, parathormon , hamuje resorpcję fosforanów , podczas gdy wit.D ją nasila.

Izotoniczny płyn kanalikowy wypływający z końcowego odcinka kanalika krętego bliższego ulega stopniowemu zagęszczeniu wzdłuż ramienia zstępującego pętli nefronu . Jest to wynikiem resorpcji wody do hipertonicznego śródmiąższu rdzenia nerki oraz dyfuzji mocznika i chlorku sodowego w kierunku odwrotnym . Oba te procesy zachodzą ze znaczną intensywnością ze względu na znaczną przepuszczalność ściany ramienia zstępującego.

KANALIK DALSZY ZBIORCZY

Zdolność cienkiego odcinka ramienia wstępującego pętli do czynnego resorbowania chlorku sodowego jest wątpliwa. Proponuje się tutaj jako alternatywę dosyć złożony mechanizm biernej dyfuzji NaCl do tkanki otaczającej . Natomiast wiadomo, że ok. 20% przesączonego ładunku chlorku sodowego resorbuje się w sposób czynny z grubego wstępującego odcinka pętli. Ponieważ ramię wstępujące pętli nefronu jest praktycznie nieprzepuszczalne dla wody usuwanie soli z jego światła, powoduje, że płyn kanalikowy ulega stopniowemu rozcieńczeniu i w początkowym odcinku kanalika krętego dalszego staje się nawet hipotoniczny . Inaczej niż w ramieniu wstępującym pętli, płyn kanalikowy kanalika kretego dalszego wykazuje narastającą elektroujemność i pozostaje elektroujemny w kanaliku zbiorczym. Świadczy to o tym, że obserwowana w tychodcinkach resorpcja sodu zachodzi nie tylko przeciwko gradientom stężeń (st. Na+ w świetle kanalika mniejsze niż w śródmiąższsu i krwi), ale także przy niesprzyjającej różnicy potencjałów, a więc łącznie przeciw gradientowi elektrochemicznemu. Bez wątpienia mamy tu doczynienia z czynnym tr. sodu.

Reasumując, z 17,5 mmol Na+ przesączonego w kłębuszkach w ciągu minuty niemal 70% wchłania się zwrotnie w kanaliku krętym bliższym , 20% w pętli nefronu (ramię wstępujące) i prawie 10% łącznie w kanaliku krętym dalszym oraz kanaliku zbiorczym. Tylko mniej niż 1% przesączonego ładunku sodu (GFR_Na+) wydala się w moczu .

Resorpcja NaCl jest kontrolowana przez hormon kory nadnerczy - aldosteron, w przypadku jego niedoboru wydalanie sodu wzrasta wyrasżnie , osiągając 3-3% przesączonego ładunku . Aldosteron pobudza transport sodu wzdłuż całego kanalika nerkowego , ale jego działanie jest najwyraźniejsze w części dalszej nefronu.

Elektroujemność wnętrza kanalika dalszego krętego i kanalika zbiorczego sprzyja dyfuzji kationów min. K+ ze śródmiąższu to płynu kanalikowego . Większość przesączonego ładunku potasu ulega resorpcji w kanaliku bliższym , jednak w warunkach zwuiększonej podaży jego ilość wydalana w moczu może nawet przewyższać wartość GFR_K+ (klirens potasu wyższy niż Cin). Jest to dowodem na to, że potas rzeczywiście jest wydalany do światła kanalika dalszego i zbiorczego.

Wobec nieistnienia swoistych mechanizmów transportowych dla wody, jej losy w czasie przepływu przez kanaliki nerkowe są określane głównie przez 2 czunniki: 1) transport głównych jonów , przede wszystkim Na+ i Cl-, powodujący ruch osmotyczny wody ; 2) różnica przepuszczalności poszczególnych odc. dla H2O.

W moczu ostatecznym wydala się zaledwie ok. 1% dostarczonej do kanalików wody i mniej niż 1% jonów sodowych i chlorkowych . Wodorowęglany resorbowane są praktycznie w całości , a w przypadku jonu K+ ilość wydalania stanowi ok. 7% jego przesączonego ładunku .

Należy podkreślić, że taki sposób przedstawiania procesów wydalania i transportu uwzględnia tylko ich wynik ostateczny . wydalane Na+ jest bowiem z jednej strony rezultatem resorpcji tego kationu w kanaliku krętym bliższym, ramieniu wstępującym , kanalioku krętym dalszym i kanaliku zbiorczym, a z drugiej strony jego dyfuzji ze śródmiąższu do światła ramienia zstępującego . Podobnie Rzecz się ma z anionem Cl-. Wydalanie K+ jest wynikiem pierwotnej całkowitej resorpcji tego kationu w kanaliku krętym bliższym , a następnie jego transportu do światła kanalika dalszego i zbiorczego . Jedynie w przypadku wody istotna dyfuzja do światła kanalików nie zachodzi w czasie przepływu kanalikami obj. płynu systematycznie maleje. Ze 125ml przesączu dostarczanego w ciągu minuty przez kłębuszki do kanalików krętych bliższych już tylko ok. 30ml wpływa do pętli nefronu , 20 ml do kanalików krętych dalszych , 10 ml do zbiorczych , a ok. 1ml wypływa z brodawek nerkowych do kielichów i miedniczek.

TRANSPORT KANALIKOWY SŁABYCH ELEKTROLITÓW I SUBSTANCJI NIEELEKTROFILOWYCH

W prawidłowych warunkach cały przesączony w kłębuszkach ładunek glukozy (filtracja•poziom glukozy w osoczu) ulega czynnej resorpcji już w początkowym odcinku kanalika krętego bliższego , tak że mocz ostateczny zawiera tylko ilości śladowe . Gdy stężenie glukozy w osoczu wzrasta powyżej 11 mmol/l (2g/l) np. w cukrzycy , pojawia się ona w moczu w znacznych st.

Powyżej 17 mmol/l (3g/l) dalszyc wzrost Pg (st.gluk. w osoczu) - a więc i GFR•Pg - powoduje proporcjonalny wzrost wydalania , a resorpcja kanalikowa glukozy (filtracja minus wydalanie) utrzymuje się na stałym poziomie , wynoszącym u dorosłego człowieka ok. 2,1 mmol/min (0,35 g/min). Wartość ta , charakteryzująca max. zdolność transportową kanalików nerkowych w stosunku do glukozy , nosi nazwę TRANSPORTU MAXYMALNEGO ( Tm ). Poziom glukozy, przy którym osiągana jest wartość Tm , nazywa się progiem nerkowym dla glukozy.

Zakres transportu kanalikowego wielu innych substancji (np. Aa czy PAHu) ograniczony jest także pułapem ich transportu max.

MOCZNIK - st. jego w osoczu (ok. 5 mmol/l = 0,3g/l) zależy od podaży białek w diecie . Klirens mocznika wynosi ok. 75ml/min, porównanie z klirensem inuliny wskazuje, że ok. 40% przesączonego mocznika ulega resorpcji (dyfuzja bierna ) . Poziom mocznika w osoczu wzrasta w miarę obniżania się GFR w przebiegu chorób nerek . Jednak objawy chorobowe mocznicy nie zależą od mocznika, który jest nietoksyczny , lecz od jednoczesnych zaburzeń gosp. elektrolitowej i równowagi kw.-zas. ustroju.

AMINOKWASY - są resorbowane w 98% w kanalikach krętych bliższych . Istnieją systemy transportujące swoiście Aa - 3 grupy:

1. alanina, kw glutaminowy

2. histydyna, cystyna, arginina , lizyna

3. asparaginy , glutainy

INNE SUBSTANCJE - w kanaliku bliższym resorpcji czynnej ulegają min. kw.tłuszcz. , białka i wit.C . Natomiast ok. 90% kw. moczowego resorbuje się biernie . Kreatynina jest czynnie wydalana do światła kanalików , stad jej klirens przewyższa klirens inuliny . Innym przykładem substancji czynnie wydzielanej przez kanaliki jest PAH.

• Mechanizm zagęszczania i rozcieńczania moczu

Pomimo różnej ilości pobieranej i traconej wody jej zawartość w ustroju wskazuje na optymalne stężenie.W tej stabilnośći poza mechanizmem pragnienia główną role odgrywa zdolność nerek do wydalania małych lub dużych ilości moczu.Pozbywanie się lub oszczędność płynów nie zakłóca pracy nerek,te same produkty przemiany materii są wydalane w małej lub dużej objętości moczu, rozcieńczonego lub stężonego. Regulacja objętości wydzielanego moczu polega na stopniu jego rozcienczenia.Minimalna objetośc wody potrzebna do wydaenia moczu to 0,4l. Średnie dobowe objętość moczu wynosi 1,0-1,5 l,górny pułap około 10l.

Stan zagęszczenia moczu oznacza jego ciśnienia osmotyczne ( osmolalność, molalność) może wynosić 70 - 1200-1400 mOsm/kg H2O.Osmolalność osocza i przesączu kłebuszkowego 300mOsm.kg:

- max zagęszczenie 1300mOsm/kg

-min zagęszczenie - 70mOsm/kg

Możliwość znacznego zagęszczenia moczu wyjaśnia mechanizm tzw. wzmocnienia przeciwprądowego ( counter current multiplication ).

Mechanizm gromadzi substancje osmotycznie czynne w świetle naczyń i płynie śródmiąższowym rdzenia w stężeniach wzrastających od kory do brodawek nerkowych.Stałą powolną wymianę składników płynu zapewniają naczynia proste.

rys zarys str 489

układ kanlików w rdzeniu nerki umożliwiajacy zagęszczenie moczu ( tzw. wzmacniacz przeciwprądowy). Ściana ramienia zstępującego jest przepuszczalna dla substancji rozp. i dla wody.Ściana kanalika wstępujacego i krętego dalszego jest nieprzepuszczalna dla wody, a ściana kanalika zbiorczego jest przepuszczalna dla wody tylko w obecności ADH.

Kanaliki są rozmieszczone w płynie śródmiąższowym nerki.Powolną wymianę płynu z tym zbiornikiem zapewniają naczynia proste.Z wyjątkiem ramienia wstępujacego pętli osmolalność w śródmiąższu i naczyniach jest jednakowa dla danego poziomu rdzenia nerki.Gromadzenie się subst. osmotycznie czynnych (S) w rejonie brodawek nerkowych zależy od ich usuwaniaz ramienia wstępujacego długich pętli nefronu.Ponieważ,to ramię jest nieprzepuszczalne dla wody są 2 rodzaje następstw:

1. stałe usuwanie S bez wody z ramienia wstępujacego co powoduje rozcienczanie moczu kanalikowego w tym ramieniu.

2.transportowanie ze śwuatła ramienia wstępujacego substancje S podwyższają osmolalność śródmiąższu dyfundując so ramienia zstępującego pętli zwekszają osmolalność ołynu w jego świetle w miarę zbliżania się do zagięcia pętli.

Transport S z ramienia wstępujacego powduje na każdym poziomie rdzenia różnicę stężeń między jego światłem a śródmiąższem wynoszącą około 200mOsm/kg H2O tzw efekt pojedyńczy.W czasie przeciwkierunkowego przepływu płynu w obu ramionach pętli ciągłe usuwanie S z ramienia wstepującego i ich dodawnie do ram. zstępujacego zwielokrotnia efeky pojedyńczy. - tzw wzmocnienie przeciwprądowe tj wytwprzenie wzdłuż długiej osi pętli bardzo dużej różnicy stężeń = 1000mOsm/kg H20.

Ze względu na przepuszczalnośc dla S i wodynaczyń prostych następuje charakterystyczne uwarstwienie stężeń w rdzeniu nerki i krwi łynącej tymi naczyniami.Przy braku większej różnicy stężeń S międzyświatłem vasarecta a śródmiąższem,przyu powolnym przepływie krwi tymi naczyniami nagromadzone substancje nie są rozproszone ani wypłukane.Procesy transportu subst. S spisane przy działaniu mechanizmu przeciwprądowemu mają odpowiedniki w czynnym transporcie i biernej dyfuzji składnikó moczu kanalikowego.Mechanizm gromadzenia substancji osmotycznie czynnych w śródmiaższu i duże stęzenieNaCl utrzymuje się a nawewt narasta w obrębierdzenia wewnętrznegoaż do brodawki nerkowej więc w strefie cienkichodcinków wstępujacych pętli.Założono,ze NaCl opuszcza światło cienkiego odcinka na zasadziebiernej dyfuzji.podstawową rolę odgrywają ruchy mocznika.Ulega on zagęszczeniuw początkowym odcinku kanalika zbiorczego ( na poziomie rdzenia zewn.) w związku z dyfuzją wody do hipertonicznego śródmiąższu.Sciana tego odcinkajest dla mocznika nie przepuszcalna i pozostaje on w świetle. Końcowy odcinek kanalika zbiorczego (rdzeń wewn.) jest dla mocznika przepuszczalny,dyfunduje on do śródmiązszu podwyższając jego osmolalnośc. Zwiększa to wychoszeniewody z ramienia zstępujacegopętli NaCl mIedzy światłem cienkiego odcinkaa śródmiaższem - powstają warunki do biernej dyfuzji soli do płynu śródmiązszowego.

Rozkład stężeń S - osmaolalność- w rdzeniu nerki umożliwia zagęszzcanie lub rozcienczanie moczu.Zagęszczanie w ramieniu zstępującem pętli izotonicznego płynu dostarczanego przez kanalik kręty bliższy jest zjawiskie, przejsciowym.Płyn ulega rozcienczeniu w ramieniu wstępujacym.Mocz kanalikowy wpływający do kanlika krętego dalszego jest zawsze rozcieńczony.Przy niskim stężeniu we krwi wazopresyny np. przy dodatnim bilansie wodnym( przewodzenie ustroju) ściana kanalika zbiorczego jest nieprzepuszczalna dla wody i rozcieńczony w ramieniu wstępującym mocz bez zmiany osmolalności płynie do dróg moczowych.Przy przepływie przez kanalik kręty dalszy i kanalik zbiorczy może ulec dalszemu rozcieńczaniu,zależnie od resorbcji chlorku sodowego.

Gdy potrzeba oszczedzania wody,przy wysokim poziomie wazopresyny we krwi,ściana kanalika zbiorczego staje się przepuszzclna dla wody.W miarę zbliżania się do szczytu brodawki nerkowej kanalik zbiorczy zanurzony jest w płynie śródmiązszowym o coraz wyższej osmolalności. Następuje dyfuzja ze światła kanalika do hipertnicznego środowiskai narasta zagęszczenie moczu. ... ... tu troche nie widać....

o stopniu zagęszzcenia moczu decyduje poziom wazopresyny i zależna od niego przepuszczalnośść kanalika zbiorczego. Poziom zagęszczenia w pobliżu brodawki nerkowej wynosi 1200-1400mOsm/kgH20 - gorny pułap.

ILOŚCIOWE UJĘCIE Zagęszcenia i rozcieńczenia moczu :

wzór służący do obliczania klirensu nerkowego można stosowac do każdej substancji wydalanej przez nerkii do wszystkich substancji łacznie.

Znając globalne ich stężenie = osmolalność osoczu Posm i w moczu Uosm tzw klirens nerkowy

Cosm= Uosm * v / Posm

średnio Cosm = 2-3ml/min tzn w ciągu minuty nerki oczyszczają 2-3ml osocza lub wydalają taką ilosć substancji rozp. jaka jest w 2-3 ml osocza.

Wielkość diurezy nie wpłyea na klirens osmotyczny ( w mniejszej lub wiekszej objętości moczu wydalone są te same ilości subst. rozpuszczonych)

Podstawiając do wzoru wyżej napisanego wartość dla moczu rozcieńczonego Uosm<Posm:

Cosm = 70mOsm/kgh2o * 10,3ml/min/ 300mOsm/kgh20 = 2,4ml/min

tzn,że ilosćsubst. rozpuszczonych w 2,4 ml osocza nerki wydalaja w objętości moczu 10,3ml, tzn że objętość 2,4 ml płynu o osmolalności osocza wydalają 10,3 - 2,4=7,9ml czystej wody. Wartosć 7,9ml to klirens czystej wody

Ch20 = V- Cos i jest miernikem rozcieńczenie moczu

i znowu dla Uosm>Posm

Cosm = 1200mOsm \/kg h20 * 0,6ml/min / 300mOsm/kgh20 = 2,4ml/min

w tym przypadku ilosc rozpuszczonych subst. w 2,4 ml osocza nerki wydalają w o,6 objętości moczu o osmolalności 4 razy wyższej niz Posm.pozostała objętośc czystej wody wynosi 2,4 - 0,6 =1,8ml/min jest resorbowana w kanalikach i zostaje w ustroju. Wielkosć tej resorbcji ( transportu)

wolnej wody Th20 =Cosm- V jest miarą zagęszzcenia moczu. Liczbowo

Th20= --Ch20 czyli w nerkach zagęszczających klirens jest ujemny wody.

Procesy rozcienczania i zagęszczania moczu są kontrolowane przez podwzgórzowo - przysadkowy układ antydiuretyczny nie są jedynym procesem w jaki nerki mogą zmieniac objętosć wydzielanego moczu.Inny mechanizm to pierwotne zmiany resorbcji chlorku sodowego kontrolowane przez aldosteron oraz równoległe zmiany resorbcji wody. Wzrost stężenia aldosteronu we krwi zmniejsza wydalanie soli i wody,obniżenie jego stężenia działa przeciwnie,

Zmianom filtracji kłebuszkowej towarzyszą równoległe zmiany diurezy i wydalania soli.Działanie większości leków moczpędnych polega na hamowaniu resorbcji jonów sodowych i chlorkowych w różnych odcinkach kanalików zwiększenie diurezy jest wtórne w stosunku do wydalania soli zwiększonego.

W badaniach czynności nerek zwiększa się objętość wydalanego moczu przez wprowadzanie do krążenia substancji nie resorbujących się w kanalikach nerk np. mannitol lub przy dużych stężeniach we krwi i przesączu resorbowanym częściowo ( glukoza, mocznik)Substancje te wiążą wodę i w płynie kanalikowym zapobiegają jej wchłanianiu zwiększając diurezę - diureza osmotyczna

• Badania klirensowe

Metody badania czynności nerek

I Badanie poszczególnych nefronów :

1. Metody oparte na mikropunkcji różnych elementów nefronu (in situ)

• pomiary st. subst. w płynie kanalikowym

• pomiary pH płynu kanalikowego

• pomiary różnic potencjałów (elektrofizjologia nefronu)

• pomiary ciśnienia hydrostatycznego w kanalikach i naczyniach

• technika rozszczepionej kropki (split-drop)

• mikroperfuzje kanalików

2. Badanie fragmentów wyizolowanych nefronów

II Badanie czynności całej nerki

1. pomiary klirensu nerkowego

2. metoda stop-flow

3. pomiary hydrodynamiki całej nerki i jej stref (kory, rdzenia zew. i wew.)

Metody badania poszczegolnych nefronów

Stosowane tylo u zwierząt doświadczalnych . Mają char. bezpośredni tzn. dostarczają konkretnych informacji na temat czynności danego nefronu. Najważniejsze zastosowanie mają techniki nakłuwania (mikropunkcji) kanalików lub naczyń nerkowych za pomocą mikro pipet. Wpobranych próbkach moczu lub krwi oznacza się skład chem. i osmolalność lub łączy pipety z manometrem (?) i mierzy ciśnienie hydrostatyczne. Wprowadzając mikroelektrody mierzy się st. H+ (pH), określa różnicę potencjału między światłem kanalika a wnętrzem kom. lub otacającym śródmiąższem.

Przykład badania mikropunkcyjnego : szczurowi podano dożylnie r-r inuliny, polimeru frutozy, o m.cz. 5000. Filtruje się ona swobodnie ze światła naczyń włosowatych kłębuszka do torebki, nie przenika przez ścianę kanalika nerkowego. W próbkach krwi tętniczej i moczu z kanalika krętego bliższego oznaczono st. Na+ i inuliny. Okazało się, że st. Na+ w moczu i krwi jest jednakowe, więc stosunek [Na+] w moczu kanalikowym(tubular fluif- TF) do [Na+] w osoczu (plasma-P) jest niemal równy 1,0. TF_Na+/P_Na+ = 1,0

Wynik taki uzyskuje się gdy:

1. do punktu nakłucia sód w przesączu kłębuszkowym nie jest resorbowany anie nie dyfunduje do światła kanalika

2. do światła kanalika dyfunduje poprzez jego ściany r-r sodu o tym samym st. co w przesączu kłębuszkowym

3. ze światła kanalika resorbowany jest r-r sodu o tym samym st.

Wybór właściwego rozwiązania umożliwia porównanie st. inuliny w osoczu (P_in) i płynie kanalikowym (TF_in). Ściana kanalika nerkowego jest nieprzepuszczalna dla inuliny, wzrost jej st. w świetle kanalika np. z 0,5 - 1,5g/l musi zależeć od zagęszczenia tej subst. spowodowanego resorpcją płynu kanalikowego. St. inuliny wzrośnie gdy ta sama jej ilość będzie rozpuszczona w zmniejszonej objętości. Stwierdzenie ubytku obj. płynu kanalikowego bez zmiany ilości rozpuszczonego w nim sodu wskazuje na prawdziwość ostatniego (trzeciego) z ww. wariantów. Występuje, więc resorpcja r-ru sodu o tym samym st.jak w przesączu kłębuszkowym.

Trzykrotny wzrost st. inuliny TF/P = 3 wskazuje , żę 1/3 rozpuszczalnika (przesączu) pozostała w świetle kanalika . Pozostałe 2/3 uległo resorpcji. Dzięki tej metodzie uzyskano informacje o f-cji nefronu - o resorpcji w kanaliku bliższum już ok. 70% obj. przesączu kłębuszkowego bez zmiany jego st. sodu i osmolalności - resorpcja iziosmotyczna.

Inna metoda - Technika rozszczepionej kropli to badanie resorpcji płynu kanalikowego.

Jednym kanałem mikropipety o podwójnym świetle wprowadzono do kanalika najpierw kroplę ciemni zabarwionego oleju . Następnie drugim kanałem wstrzyknięto r-r Ringera, który kroplę tę rozszczepił. Pomiar szybkości kurczenia się tej kropli umożliwia określenie szybkości resorpcji płynu przez ścianę kanalika .

Metoda mikroperfuzji kanalika polega na ciągłym wprowadzaniu płynu testowego do kanalika za pomocą mikropipety z pompą i pobieranie próbek do badania . Z różnic między st. badanych substancji , we wprowadzonym płynie i pobranych próbkach określa się szybkość resorpcji tej subst. w kanalikach . Analiza próbek płynu zmienionego podczas przepływu przez kanalik umożliwia ocenę resorpcji.

Opisane metody badanie in situ muszą dotyczyć struktur blisko powierzchni nerki , bądź rdzeniowych dostępnych po przygotowaniu od strony wnęki. Można również badać nefrony niezależnie od ich położenia w nerce po ich wyizolowaniu .Perfuzja wyizolowanego kanalika nerkowego królika , płynem o znanym składzie , połączona z oznaczeniem obj. i składu płynu wypływającego wyjaśnia transport wielu subst. przez ściany kanalika . Latwiej jest wyizolować nefrony po wcześniejszym wytrawieniu jej w kw. solnym.Wprawdzie są to struktury martwe ale z położenia w świetle kanalika (bliżej lub dalej kłębuszka) subst. wskaźnikowej, podanej za życia można obliczyć ilość przesączu powst. w poszczególnych nefronach w jednostce czasu . Możliwe śą badania nefronów położonych głęboko w nerce . Tą metodą ustalono że nefrony przyrdzeniowe mają większą filtrację niż korowe.

Metody badania całej nerki

Dostarcają informacji o operacjach wszystkich nefronów. Umożliwia ustalenie wydalniczej roli nerek i ichroli w homeostazie. Należą tu badania KLIRENSOWE (określanie wskaźnika oczyszczania osocza w nerkach ). Dane uzyskane są pośrednie, oparte na założeniach.

Badania klirensowe. Oznaczanie filtracji kłębuszkowej GFR

Zmierzenie diurezy (V) czyli obj. moczu wydalonego w jednostce czasu (ml/min) oraz st. subst. X w tym moczu (Ux) w mg/ml pozwala obliczyc tempo wydalania X przez nerki (UxV) w mg/min. Iloczyn ten dobrze char. aktualne wydalanie X ale nie określa zdolności do usuwania z ustroju.

U tego samego człowieka UxV mierzone wiele razy nawet w małych odstępach czasu może mieć różne wartości. UxV zależy od ilości subst. X przesączonej w kłębuszkach w jednostce czasu i dostarczonej do kanalików. Ten tzw. przesączony ładunek substancji X czyli GFR_x określony jest przez iloczyn obj. płynu przesączonego w jednostce czasu GFR oraz st. subst. X w przesączu Px

GFR_x = GFR • P_x

mg/min = ml/min mg/ml

Gdy subst. X będzie inulina - polisacharyd nie przenikający przez ściany kanalików - to jej przesączony ładunek będzie równy wydalanemu w moczu : GFR P_in = U_inV (1)

Ponieważ subst. rozpuszczone w wodzie osocza , z wyjątkiem białek, filtrowane są prawie bez zmiany st. P_in równe jest st. inuliny w osoczu, a więc wartość którą można określić pobierając próbkę krwi. Przekształcenie równania (1) umożliwia obliczenie wielkości filtracji kłębuszkowej , którą trudno byłoby zmierzyć w sposób bezpośredni

GFR = U_inV / Pin (ml/min)

GFR u mężczyzn wynosi 125 , u kobiet 110 ml/min/1,75m² pow ciała .

Wyrażenie UxV/Px okreś;lane jest mianem KLIRENSU NERKOWEGO (Cx). Określa on zdolność nerki do wydalania dowolnej subst. X w znacznym stopniu charakteryzuje daną nerkę

Cx = UxV / Px (ml/min)

Klirens Inuliny określa wielkość filtracji kłębuszkowej (Cin = GFR) u danego osobnika.

Kliens nerkowy jest bardziej stały jak wydalanie nerkowe (UxV) bo uwzględnia st. subst X w osoczu i w przesączu kłębuszkowym (Px). Wartość Cx równe np. 100 ml/min oznacza, że w ciągu minuty nerki wydaliły taką ilość subst. X jaka była zawarta w 100 ml osocza, czyli całkowicie oczyściły 100 ml osocza z tej subst . Oczywiście to teoretyczne bo nerki usunęły ilość subst. X zawartą w 100 ml osocza a w rzeczywistości usunięto % ilość subst. z całej obj. osocza.

Porównanie klirensu różnych substancji z wartością filtracji kłębuszkowej (Cin) pozwala określić ich los w czsie przepływu przez kanaliki nerkowe . Jeżeli Cx = Cin to oznacza, że subst. X wydostaje się ani nie przenika do światła kanalika przez ściany , podobnie jak inulina.

Jeżeli Cx<Cin to wydalanie subst X w moczu (UxV) jest mniejsza od ładunku przesączonego w kłębuszkach (GFR•Px) . Oznacza to,że część subst. X resorbowana jest ze światła kanalika do śródmiąższu i do krwi naczyn włosowatych okołókanalikowych.

UxV>GFR•Px znaczy,że subst. X jest filtrowana i dyfunduje lub jest transportowana z krwi przez ściany kanalika do moczu kanalikowego .

Wielkość filtracji kłębuszkowej jest najbardziej podstawową zmienną charakteryzującą czynność nerek Oznaczanie GFR jaki i Cin wymaga wprowadzenia inuliny do ustroju . W klinice filtrację mierzy się jako klirens KREATYNINY ENDOGENNEJ (Ckr), której st. w osoczu wynosi 10 mg/l (albo ng/l???- sprawdzic). Ckr wynosi średnio 140 ml/min tzn, że jest ona filtrowana i wydzielana do światła kanalika przez komórki jego nabłonka. Uzyskuje się wyższe wyniki niż w GFR, ale łatwość pomiaru jest bardzo ważna. Wystarczy zbiórka moczu , oznaczenie kreatyniny w moczu, osoczu aby obliczyć klirens :

Ckr = UkrV / Pkr

Badania klirensowe są proste , można je prowadzic w warunkach równowagi czynnościowej . Stężenie badanej subst. powinno być bardzo stałe , tzn. wprowadzając subst. , która nie jest stałym składnikiem osocza , w infuzji dożylnej ze stała szybkością. Badany powinien wypic wcześniej sporo płynu - duże obj. moczu umożliwiają dokładność. Diureza powinna być ustabilizowana , przy jej dużych wahaniach badania są niemożliwe do interpretacji. Pomimo tych założeń błąd pomiaru może wynosić 10 %.

Metoda stop-flow - rzadko stosowana , umożliwia lokalizację transportu subst. w kanaliku nerkowym zwierząt doświadczalnych po czasowym zaciśnięciu moczowodu, unieruchomieniu słupa moczu w tkankach (stop-flow). Zródłeminformacji są próbki moczu wypoływającego po zwolnieniu zacisku moczowego.

• Regulacja przepływu krwi przez nerki

Regulacja Prepływu krwi:

-Wielkosć przepływu krwi , około 1,2l krwi przez obie nerki na minute.Chociaż zużycie tlenu jest stos. duże,ogromne ukrwienie nerek nie znajduje uzasadnienia w potrzebach metabolicznych.Wskaxuje na to niewielkie pochłanianie tlenu z przepływającej krwi.znaczny nadmiar okrwienia umożliwia natomiast wytwarzanie w kłebuszkach ok 125 ml ultrafiltratu w ciągu minut,z więc zapewnia utrzymanie niabędnej f-cji wydalniczej.

-Pomiar przepływu krwi

Posługując się metodą klirensową,można oznaczyć przepływ krwi przez nerki - RPF.

Ilość dowolnej substancji x rozpuszczonej w osoczu krwi wpływjącej do nerki tętnicą nerkową określona jest przez iloczyn Ax*RPF,

gdzie Ax oznacza stężenie substancji x w osoczu tętniczym. Substancja ta opuszcza nerkę z moczem i krwią żylną nerkową; te składowe ilosci śa odpowiednio opisane przez iloczyn Ux*V oraz RVx*RPF,gdzie V oznacza diurezę minutiwa,a Ux i RVx stęzenia substancji w moczu i krwi żylnej nerkowej. Jeżeli pominiemy niewielkie stęzenia subst X opuszczające nerkę naczyniami chłonnymi, to bilans nerkowy X można przedstawić

Ax*RPF=(rVx*RPF)+(Ux*V) (1)

po przekształceniu

RPF= Ux*V/Avx-Rvx (2)

Przepływ osocza przez nerki jest zatem równy ilości dowolnej subst wydalonej w moczu podzielonej przez różnicę w stężeniu tej subst w krwi tętniczej i żylnej nerkowej.Określeni RPF wudług powyższego równania byłoby jednak kłopotliwe,wymaga bowiem oznaczenia stężenia w krwi żylnej nerkowej.Trudność ta ominięto znajdująć susbt,która ekstrhując przez nerki z taką intensywnością,że przy stężeniu w osoczu nie przekraczajacym 0,03-0,04g/l przedostaje sie w całości do moczu, a jej stężenie we krwi zelnej jest prawie równe 0.

Ta subst to kwas para-aminohipurowy PAH, związek nitoks, który można wprowadzić do ustroju drogą infuzji dożylnej.Posługując się PAHem można pominąc skladnik RVx z równania (2) i obliczyć przepływ osocza wg wzoru:

RPF =Upah*V/Apah=Cpah (3)

widac ze wzoru,że RPF równy jest klirensowi nerkowemu PAH.W klinice oznacza się PAH we krwi żylnej obwodowej zamiast we krwi tętniczej,co wprowadza niewielki błąd.U dorosłego Cpah~`650ml/min.

Znajdujać Cpah i liczbę hematokrytową Ht można obliczyć przepływ krwi przez nerki RBF:

RBF= RPF/1-Ht , gdy Cpah=650ml/min i Ht=0,46, to RBF=1204ml/min

Współczynnik ekstrakcji PAH efektywnego RPF

Dokładniejsze badania wskazują na to,że nawet przy b. niskim poziomie PAH w osoczu tętniczym jego poziom w osoczu krwi żylnej nerkowej jest b. niski,ale nie równy 0.Innymi słowy ekstrakcja PAH nigdy nie jest całkowita i współczynnik ekstrakcji EPAH jest zawsze niższy od 1,0.

Dla nerek ludzkich wynosi 0,9:

Epah =Apah -RVpah/ Apah-0,9

Skoro założenie,ze Rpah=0 nie jest w pełni prawdziwe,RPF jest nieco większy od Cpah,jak to wynika z równań 2. i 3.

Dokładne wyliczenia RPF wymaga wprowadzenia poprawki zależnie od eilkości Epah.Dzileąc licznik i mianownik równania 2. przez Apah otrzymujemy:

RPF = Upah*V/Apah / Apah-RVpah/Apah = Cpah/Epah

Niezupałna ekstrakcja PAH przez nerki tłumaczy się w sposób następujacy.Związek ten jest transportowany z krwi naczyń włosowatych okołokanalikowych do światła kanalików krętych bliższych tak intensywnie,że krew opuszczająca sieć okołokanalikową jest całkowicie z niego oczyszczona.Jednak nie cała krew płynie przez naczynia oplatające kanaliki bliższe,krew która omija tę drogę nie jest oczyszczona z PAH.Rak więc krew żylna nerkowa zawiera domieszke PAH i dlatego Epah jest 0,9.Nie ulega oczyszczaniu krew płynąca naczyniami torebki łącznotkankowej nerki, miedniczki lub kanalików nerkowych.Ilościowo jeszcze większe znaczenie ma krew zaopatrująca kłębuszki przyrdzeniowe. Tętniczki odprowadzające prowadzą częsć tej krwi bezpośrednio do naczyń prostych rdzenia nerki, z pominięciem sieci włosowatej okołokanalikowej.Dlatego przyjmuje się,że Cpah określa tzw. Efektywny RPF,czyli przepływ przez tkankę zdolną do ekstrahowania PAH, głównie przez korę nerek.

Metody radioizotopowe

Szybka ekstrakcja PAH przez nerki jest wykorzystywana w badaniach.Rejestracja radioaktywności w ookolicach lędźwiowych nad nerkami po wstrzyknięciu dożylnym analohu PAH znakowanego izotopem I 131 tzw, renografia izotopowa umożliwia ocenę zarówno przepływu krwi jak i czynności kanalików oraz odpływu moczu do pęcherza.

Ukrwienie rdzenia nerki.

Jednoczesne określenie Cpah i całkowitego przepływu osocza np.jako Cpah/Epah,pozwala na obliczenie przepływu przez rdzeń nerki

( przepływ całkowity minus przepływ korowy ). Wiadomo,że tylko kilka % całkowitego przepływu krwi przez nerkę przypada na rdzeń.To stosunkowo skromne ukrwienie zapobiega być może rozproszeniu nagromadzonych w śródmiąższu rdzeniowym subst, osmotycznie czynnych.Wysoka osmolalność tego śródmiąższu jest koniecznym warunkiem skutecznego zagęszczania moczu.

Zwraca uwagę znaczny spadek ciśnieniana przebiegu tętniczki do- i odprowadzającej, zależny od b. wys oporu w obrębie tych naczyń.Ciśnienie w naczyniachwłosowatych kłębuszków - siła napędowa filtracji - stanowi tylko ok. 50% ciśnienia w tętnicy nerkowej.Średnica tętniczki doprowadzającej i opór naczyniowy na jej przebiehu wykazują charakterystyczne zmiany zależne od zmian ciśnieniaw tętnicy nerkowej.Zjawisko to leży u podstaw tzw. autoregulacji RBF ( w zakresie ciśnienia tętnicy nerkowej w zakresie 10,6 - 23.9 Kpa - 80-180 mmHg przepływ nie zmienia się dzięki zmianom średnicy tętniczek doprowadzających kłębuszków ). Przy ciśnieniu w tętnicy nerkowej poniżej 12,0 Kpa 90mmHg tętniczka jest maksymalnie rozszerzona i jej opór się nie zmienia.Wynikiem tego jest wzrost przepływu krwi proporcjonalny do wzrostu ciśnienia.Od ok 12 kPa wzrost ciśnienia powoduje postępujące zwężanie tętniczki doprpwadzającej i wzrost oporunaczyniowego,wskutek czego RBF prawie się nie zmienia - (autoreg, RBF - plateau krzywej). Jednak przy ciśnieniu ok 23.9 Kpa ( 180mmHg) tętniczka doprowadzająca jest już maksymalniezwężona, dalszy wzrost ciśnienia powoduje na nowo wzrost przepływu.

Autoreg ma charakter autonomiczny wewnątrznerkowy,zachodzi bowiem także w nerce odnerwionej lub nawet wyizolowanej.Mechanizm zmian świateł tętniczki doprowadzającej nie jest do końca wyjaśniony.Wiadomo,że błona mięśniowa tętniczek reaguje skurczem na wzrost różnicy ciśnienia między jej światłem, a otaczającym śródmiąższem ( wzrost ciśnienia transmuralnego). Dosyć powszechnie akceptowana teoria miogennatłumaczy właśnie zmiany oporu w obrebie tętniczki doprpwadzającej reakcją jej ściany na zmiany ciśnienia transmuralnego równolegle do wahań ciśnienia tętniczego.Udział w zjawisku autoregulacji także czynników humoralnych - angiotensyna,prostaglandyny - wynika z wielu badań.Autoreg RBF uniezależnia hemodynamikę od wahań ciśnienia tętniczego krwi,przy braku autoreg. każdemu wzrostowi ciśnienia towarzyszyłby wzrost nie tylko RBF,ale także filtracji oraz wydalania wody i elektrolitów.Taka labilność narażałaby organizm na zaburzenia bilansu wodno - elektrolitowego.

Autoreg. nie oznacza absolutnej stabilności RBF.Aktywacja układu wpółczulnego, np. w warunkach ciężkiego krwotoku,wstrząsu lub wysiłku fiz., prowadzi do skurczunaczyń nerkowych, spadku przepływu nerkowego,filtracji i wydalania. W tych krytycznych warunkach krew zaoszczędzona w obrębie nerek dostarczana jest do innych takanek - np. mięsni i mózgu.

• Udział nerki w regulacji równowagi kwasowo-zasadowej

W przebiegu procesów przemiany materii powstaje w ustroju nadmiar jonu wodorowego (kwasów) w stosunku do zasad w ilości ok. 80 mmol/24h. Ponieważ stężenie jonów wodorowych w płynach ustrojowych wykazuje tylko minimum wahania wokół wartości prawidłowej (pH 7,35 tj. 44,7 mmol/l) , a tylko nerki mogą usuwać jon wodorowy na zewnątrz ustroju, cały nadmiar kwasów wydalany jest w moczu . Można jednak obliczyć, że pomieszczenie 80 mmol H⁺ w dobowej objętości moczu spowodowałoby jego zakwaszenie do pH 1,0. Z drugiej strony wiadomo, że kom. kanalików wydzielające czynnie H⁺ do płynu kanalikowego nie są w stanie zakwasić go poniżej pH 4,5, a najczęściej pH moczu wynosi 6,5. Pozorna sprzeczność wynika z tego, że tylko ułamek procentu całej ilości jonu wodorowego jest uwalniany w formie wolnej, a ogromna większość- w postaci zbuforowanej.

Rola nerek w utrzymaniu równowagi kwasowo-zasadowej polega, oprócz wydalania jonu wodorowego, także na regulacji poziomu w osoczu i zasobów w ustrojowych jonu HCO₃^- wchodzącego w skład buforu wodorowęglanowgo (HCO₃^-/H₂CO₃). Nerki współdziałają tutaj z płucami regulującymi zasób drugiego składnika tego buforu - kw. węglowego, poprzez wydalanie mniejszych lub większych ilości pozostającego z nim w równowadze CO_2. Procesy resorpcji HCO₃^- i sekrecji kanalikowej H+ są ściśle ze sobą powiązane, a zwłaszcza w obrębie kanalika krętego bliższego.

• Resorpcja HCO3- i wydzielanie H+ w kanaliku krętym bliższym.

Przy prawidłowym stężeniu w osoczu ( ok. 26 mmol/l) prawie wszystkie jony HCO3- przesączone w kłębuszkach ulegają resorpcji gł. w kanaliku krętym bliższym. Proces ten polega na tym, że jon HCO3- przesączu wraz z czynnie wydzielonym jonem H+ pozostają w świetle kanalika krętego bliższego w równowadze ze słabo dysocjującym kw. węglowym. W obecności anhydrazy węglanowej, znajdującej się w rąbku szczoteczkowym kom. kanalika bliższego, H2CO3 rozpada się na wodę (zawierającą wydzielany do światła H+) oraz CO2 dyfundujący do wnętrza komórki. Dzięki obecności anhydrazy węglanowej także w kom. opisany wyżej proces ulega tam odwróceniu i powstały kwas węglowy dysocjując dostarcza nowych jonów H+ przeznaczonych do wydzielania oraz jonów HCO3- dyfundujących do śródmiąższu i krwi naczyń włosowatych okołokanalikowych. Wodorowęglany są także resorbowane czynnie w formie jonowej, w procesie ściśle powiązanym z resorpcją Na+.

Przy zwiększeniu st. jonów HCO3- w osoczu pow. 28 mmol/l (próg nerkowy wodoroweglanów), czyli w warunkach zasadowicy metabolicznej , ich resorpcja pozostaje nie zmieniona i nadmiar wydala się w moczu . Wydalanie wodorowęglanów wzrasta także przy spadku pCO2 krwi (zasadowica oddechowa), a obniża się przy jego wzroście (kwasica oddechowa). Tak więc dzięki interwencji nerek stosunek HCO₃^-/CO₂ decydujący o pH krwi nie ulega w tych warunkach zmianie.

Wydalanie małej ilości jonów wodorowych w formie wodnej ma samo przez się niewielkie znaczenie dla utrzymania prawidłowego bilansu kwasowo-zasadowego. Natomiast obecność tych jonów w płynie kanalikowym, przejawiająca się umiarkowanym spadkiem pH dowartości6,5-4,5 jest istotnym czynnikiem mobilizującym mechanizm usuwania H+ w formie zbuforowanej, w postaci tzw. kwaśności miareczkowej lub jonu amonowego.

• Wydalanie jonu wodorowego w formie zbuforowanej

• Wydalanie kwasności miareczkowej

Czynne wydalanie jonu wodorowego zachodzi wzdłuż niemal całego kanalika nerkowego. Ponieważ większość wodorowęglanów ulega resorpcji w kanaliku bliższym, w dalszych odcinkach nefronu bufor HCO3 / H2CO3 znajduje się w niewielkich ilościach . Większe znaczenie dla wychwytywania wydzielonego jonu wodorowego ma tam bufor fosforanowy HPO₄^2- / H₂PO₄^- . Jon H+ pochodzący np. z dysocjacji kw. węglowego w kom. kanalika (H2CO3 > H⁺ + HCO3-) wymienia się z jednym sodem fosforanu dwusodowego (N₂HPO₄) tworząc fosforan jednosodowy ( NaH₂PO₄) i w tej formie wydalany jest w moczu . Wymieniony sód ulega jednocześnie resorpcji w połączeniu z HCO3-, obecnym wewnątrz kom. (tzw. oszczędzanie zasad ustrojowych).

Sumarycznie : Na₂HPO₄ + H⁺ → NaH₂PO₄ (wydalany) + Na⁺(resorbowany)

Ilość wydalanego w ten sposób jonu wodorowego (a zarazem zresorbowanych wodorowęglanów) można określić miareczkując mocz silną zasadą aż do osiągnięcia pH osocza krwi (`kwaśność miareczkowa')

• Wydalanie jonu wodorowego w połączeniu z amoniakiem

Amoniak (NH3) powst. w kom. kanalików gł. w wyniku enzymatycznej dezaminacji glutaminy, a następnie dyfunduje do płynu kanalikowego. Tam łączy się z czynnie wydzielonym jonem wodorowym , tworząc jon amonowy (NH4+) i w tej postaci , w połączeniu z anionami płynu kanalikowego , wydalany jest w moczu .

Tak jak w przypadku wydalania kwaśności miareczkowej, proces ten umożliwia oszczędzenie zasad ustrojowych, NH4+ bowiem zastępuje Na+ w neutralizowaniu wydalanych przez nerki mocnych kwasów, np. H2SO4 powstającego w wyniku katabolizmu aminokwasów siarkowych. Sumarycznie procesy te można opisać w sposób nast.:

Na₂SO₄ + 2NH₄⁺ → (NH₄)₂SO₄(wydalany) + 2 Na⁺(resorbowany)

W warunkach kwasicy wytwarzanie amoniaku w nerkach i wydalanie jonów H+ w formie jonu amonowego wzrasta wielokrotnie.

Układ oddechowy

• Ośrodek oddechowy.

Układ kontrolny regulujący oddychanie składa się z kilku sprzężonych ze sobą komponentów, takich jak kompleks oddechowy pnia mózgu zwany także krótko ośrodkiem oddechowym, zapewniający sterowanie automatyczne oddychania, ośrodki korowe, warunkujące dowolną regulacje oddychania i dalej: mechanoreceptory i chemoreceptory centralne i obwodowe oraz motoneurony oddechowe wraz z unerwianymi przez nie mięśniami oddechowymi.

Kompleks oddechowy pnia mózgu nosi także nazwę ośrodkowego generatora wzorca oddechowego. Składa się z sieci neuronalnych w tworze siatkowatym pnia mózgu, które obejmują dwa rodzaje neuronów:

• neurony wdechowe I

• neurony wydechowe II

Neurony I w opuszcze rdzenia czynne w fazie wdechu, wytwarzają serię potencjałów czynnościowych, przekazywanych za pośrednictwem aksonów zstępujących do motoeuronów mięśni wdechowych w rdzeniu kręgowym. Neurony wydechowe E w opuszcze wytwarzają serie potencjału podczas wydechu, przekazywanych dalej aksonami zstępującymi do motoeuronów mięśni wydechowych.

W wydechu można wyróżnić fazę I i fazę II. W fazie wydechowej I występuje niewielka tylko aktywność wydechowa obejmująca nerwy przeponowe, podtrzymujące skórcze przepony na początku wydechu, a w fazie wydechowej II są dopiero aktywne motoneurony mięśni wydechowych.

Kompleks oddechowy pnia mózgu obejmuje 3 główne grupy neuronów oddechowych

• grzbietowa, w obrębie i na granicy jądra pasma samotnego, która zawiera głównie neurony I i jest źródłem rytmicznego napędu dla przeciwstronnych motoneuronów przeponowych znajdujących się w segmentach szyjnych rdzenia (C3-C6)

• brzuszna, w obrębie części przedniej jądra tylno-dwuznacznego nerwu błędnego, której neurony oddają długie krzyżujące się aksony do motoeuronów przeponowych i międzyżebrowych zewnętrznych (Th1-Th12) za pośrednictwem interneuronów w rdzeniu kręgowym

• dogłowowa, położona ku tyłowi od jądra zatwarzowego jako tzw. kompleks Botzingera zawiera głównie nueurony rozrusznikowe wyładowujące się rytmicznie i prawdopodobnie stanowiące zespół neuronow generujących rytm oddechowy.

Sieć neuronów wdechowych I wykazuje na początku wdechu, przez około 50 ms, narastającą na zasadzie sprzężeń zwrotnych dodatnich aktywność, przekazując swoje przebudzenie do neuronów mięśni wdechowych (przepony, międzyżebrowych zewnętrznych, mięśni wdechowych dodatkowych) i do ośrodka pneumotaksycznego mostu, działając jednocześnie na zasadzie hamowania antagonistycznego na sieć neuronów wydechowych.

Pod koniec wdechu stopniowo maleje pobudliwość i wyładowania neuronów wdechowych na zasadzie adaptacji i uwalniania się tymczasem z pod hamowania antagonistycznego sieć neuronów wydechowych, które z kolei przez okres następnych 50 ms wykazują narastające pobudzenie hamując zwrotnie sieć neuronów wdechowych. W miarę trwania wyładowań w neuronach wydechowych zaznacza się coraz bardziej ich adaptacja prowadząc do odhamowania sieci neuronów wdechowych, która z kolei rozpoczyna na nowo swoją aktywność. W ten sposób bierze górę aktywność neuronów wdechowych nad wydechowymi, a nastyępnie wdechowych nad wydechowymi tworząc rodzaj dwustabilnego oscylatora wdechowo-wydechowego w obrębie sieci neuronów wdechowych i wydechowymi, wykazujących między sobą połączenia o typie ujemnego sprzężenia zwrotnego.

Sieć neuronów wdechowych i wydechowymi wykazuje naprzemienną aktywność dzięki impulsom płynącym do sieci wdechowej z ośrodka pneumotaksycznego mostku. Te impulsy pobudzają sieć pod koniec wdechu, kiedy powoli ustaje jej aktywność, a rozpoczyna się wzmożona aktywność sieci wydechowej. Ta ostatnia trwa przez okres wydechu, aż odhamowana sieć wdechowa ponownie zwiększy swoją aktywność.

Zasadnicze znaczenie w powstawaniu rytmu oddechowego ma grupa grzbietowa neuronów oraz brzuszno-boczba, skąd przekazywane są z kolei podudzenia do motoneuronow oddechowych po przeciwnej stronie rdzenia albo bezpośrednio, albo poprzez interneurony rdzeniowe. Wśród neuronów wdechowych grupy grzbietowej wyróżnia się podgrupy:

• neurony typu I α, niepobudzane przez mechanreceptory płucne

• neurony typu I β, pobudzane przez mechanoreceptory płune

• neurony typu P, które nie oddają aksonów do rdzenia, ale mają działanie pobudzające na neurony wyłączające wdech przez hamownie aktywności wdechowej z wolno adaptujących receptorów płuc w odruchu Heringa-Breuera.

Neurony wdechowe (I α i I β) grupy grzbietowej oddające kolaterale w kierunku mostu do ośrodka pneumotaksycznego, czyli do jąder okoloramiennych przyśrodkowych, wykazują szczególnie silną aktywność pobudzającą ośrodek pneumotaksyczny na granicy fazy wdechu i wydechu, prowadząc zmiany wdechu na wydech i jednocześnie hamując aktywny ośrodek apneustyczny w dolnej części mostu.

Rytm oddechowy utrzymuje się nawet po całkowitym przecięciu włókien nerwowych dochodzących do rdzenia przedłużonego i po przecięciu pnia mózgowego powyżej opuszki zawierającej neurony kompleksu oddechowego

• Odruchy z mechanoreceptorów

ROLA RECEPTORÓW PŁUCNYCH

Pobudzenia z receptorów płucnych są przekazywane włóknami aferentnymi nerwów błędnych w czasie cyklu wdechowo-wydechowego do pnia mózgu, modyfikując ruchy oddechowe. Receptory płucne dzieli się na 4 rodzaje:

1. wolno adaptujące mechanoreceptory (SAR - Slow adapting receptors) znajdujące się w tchawicy i oskrzelach, wrażliwe na rozciąganie płuc (receptory inflacyjne - rozciągowe) w czasie wdechu.

2. receptory szybko adaptujące się płuc (RAR - rapid adapting receptors), zwane także podnabłonkowymi, wrażliwe na bodźce chemiczne w drogach oddechowych czyli receptory typu I (Irritant receptors)

3. receptory okołokapilarne (J-Juxtacapillary receptors) zlokalizowane w przegrodach pomiędzy kapilarami pęcherzykowymi a pneumocytami.

4. receptory oskrzelowe włókien aferentnych typu C, obecne w całym drzewie oskrzelowym, wrażliwe na autokoidy płucne (np. histamina, leukotrieny, tachykininy i kapsaicyna).

Mechanoreceptory SAR (inflacyjne), zlokalizowane w obrębie mięśni gładkich, głównie mniejszych oskrzeli, są pobudzane rozciąganiem oskrzeli w czasie wdechu i przekazują impulsację do pnia mózgowego grubymi zmielinizowanymi włóknami czuciowymi nerwów błędnych typu A. Należą do receptorów wolnoadaptujących, czyli utrzymują wysoką częstość wyładowań mimo dłuższego rozciągania płuc. Wynikiem pobudzenia tych receptorów podczas wdechu jest odruchowe zahamowanie tzn. skrócenie i spłycenie wdechu oraz przyspieszenie rytmu oddechowego. Odruch z udziałem tych receptorów, zwany odruchem Heringa-Breuera lub inflacyjnym, jest najważniejszym czynnikiem regulacji oddychania przez nerwy obwodowe i po jego wyeliminowaniu przez przecięcie nerwów błędnych wdechy stają się głębsze i dłuższe. Wzrasta objętość oddechowa i rytm oddechowy staje się wolniejszy. Pobudzenie receptorów SAR w czasie wdechu powoduje odruchowe zachamowanie i skrócenie wdechu i torowania wydechu, co przyspiesza rytm oddechowy, a także przyspiesza odruchową akcję serca, rozszerza oskrzela i kurczy naczynia krwionośne. Główną rolą odruchu Heringa-Breuera jest ujemne sprzężenie zwrotne ograniczające czas trwania wdechu przez pobudzenie neuronów P w grupie neuronów grzbietowych DRG-NTS wyłączających wdech. Poza odruchem Heringa-Breuera typu inflacyjnego istnieje także deflacyjny odruch Heringa-Breuera (pobudzająco-wdechowy), inicjowany przez spadek aktywności tych samych receptorów SAR, związanych z odruchem inflacyjnym lub przez pobudzenie innych receptorów (deflacyjnych) na skutek zapadania się płuc. Informacje z tych receptorów docierają poprzez nerwy błędne do ośrodków oddechowych pnia mózgu, prowadząc do zmiany wydechu we wdech. Odruch Heringa-Breuera wydaje się mieć stosunkowo większe znaczenie u noworodków i u zwierząt. U ludzi dorosłych aktywność tego odruchu jest mała, gdyż wyzwala się dopiero wtedy, gdy objętość oddechowa przekroczy 1 litr. Jego rola u dorosłych sprowadza się raczej do dostosowania czasu trwania i głębokości wdechów do właściwości mechanicznych (podatność) płuc i klatki piersiowej.

Receptory szybko adaptujące RAR lub typu I reagują na zadrażnienia cząstkami zanieczyszczającymi powietrze, pyłami i chemikaliami (jak np. dwutlenek siarki i azotu) oraz na szybkie zapadanie tkanki płucnej, np. w wyniku odmy (stąd też inna nazwa - receptory deflacyjne) i na deformację płuc. Pobudzenie tych receptorów wywołuje odruch pobudzający aktywność oddechową z pogłębieniem i przyspieszeniem ruchów oddechowych, czyli hiperwentylację. Ponadto pobudzenie receptorów RAR wywołuje odruch kaszlu i skurcz oskrzeli. Ponieważ te receptory ulegają pobudzeniu przez histaminę i inne autokoidy uwalniane np. w astmie, przypisuje się im także rolę w mechaniźmie skórczu oskrzeli. U drosłych rola fizjologiczna receptorów RAR polega także na odruchowym przeciwdziałaniu spadkowi podatności płuc i gorszemu upowietrznianiu pęcherzyków płucnych. Przykładem odruchu powstającego w wyniku pobudzenia receptorów RAR przez zapadające się pęcherzyki płuc jest głębokie ziewnięcie lub westchnienie przywracające powietrzność i podatność płuc.

Receptory typu J to wolne zakończenia w ścianie pęcherzyków płucnych w pobliżu naczyń kapilarnych. Ulegają pobudzeniu przez odkształcenie śródmiąższowe wywołane przez nagromadzenie płynu w przestrzeni okołokapilarnej płuc i obrzęk płuc, mikrozatory płuc i niektóre substancje drażniące, jak: chlorowodór, chalotan, serotonina i inne. Efektem odruchów z receptorów J jest krótkotrwały bezdech, a następnie płytkie i częste ruchy oddechowe. Towarzyszy im odruchowe zwężenie oskrzeli i skurcz mięśni zamykających głośnię oraz pobudzenie nerwów błędnych, zwolnienie akcji serca, zmniejszenie napięcia naczynioruchowych nerwów adrenergicznych i rozszerzenie naczyń krwionośnych. Odruchy z receptorów J mają charakter obronny, gdyż ostatecznie zmniejszają napływ czynników szkodliwych (zamknięcie głośni i skurcz oskrzeli, spłycenie oddechów) do płuc. Te receptory mają być także odpowiedzialne za uczucie duszności, czyli „krótki” oddech, występujący w chorobach płuc.

W ostatnich latach pewne znaczenie w mechanizmach odruchowych przypisuje się bardzo licznym cienkim włóknom C w płucach, których zakończenie znajduje się w pobliżu kapilarów płucnych i które odpowiadają omówionym poprzednio receptorom J. Są one odpowiedzialne za odruchy wywołane autokoidami i kapsaicyną oraz biorą udział w patogenezie astmy, zapalenia i obrzęku płuc. Reakcjom odruchowym, w których pośredniczą włókna C towarzyszy bezdech a potem płytkie i częste ruchy oddechowe, bradykardia i spadek ciśnienia krwi. Informacje przekazywane włóknami C są subiektywnie odczuwane jak uczucie bólu, ucisku i palenia, które towarzyszą działaniu substancji drażniących na płuca.

Układ krążenia/ fizjologia serca

• Potencjał spoczynkowy i czynnościowy komórek mięśnia sercowego.

Wartość błonowego potencjału spoczynkowego w różnych kardiomiocytach roboczych waha się od -65 do -90 mV. Zależne jest to od różnic w biernej przepuszczalności błon poszczególnych rodzajów komórek dla różnych jonów. Tę zależność potencjału spoczynkowego od stosunku przepuszczalności błony dla różnych jonów opisuje równinie Goldmana. Wynika z niego, że im większa jest przepuszczalność błony dla danego jonu w stosunku do innych jonów, tym potencjał spoczynkowy będzie bliższy potencjałowi równowagi dla tego jonu. W stanie spoczynku przepuszczalność błony jest około 100 razy większa dla potasu niż dla sodu. Pomimo niekorzystnego dla jonów potasu gradientu elektrycznego ( powierzchnie sarkolemy jest elektrododatnia), wielokrotnie więcej „wycieka” z miocytów jonów potasu, niż w tym samym czasie wnika do ich wnętrza jonów sodu. Przesunięcia jonowe w mięśniu w stanie spoczynku są niewielkie i wywołane nimi prądy jonowe noszą nazwę prądów tła: odkomórkowy prąd jonów potasowych i słabszy dokomórkowy prąd jonów potasowych.

Potencjał błonowy miocytów jest zgodnie z równaniem Goldmana wypadkową potencjałów równowagi dla jonów K⁺ ( -95 mV) i dla jonów Na⁺ (+ 65mV). Spoczynkowy potencjał błonowy miocytów wynosi -90 mV, a więc jest najbliższy potencjałowi równowagi dla jonów K⁺, a to ze względu na większą przepuszczalność sarkolemy dla jonów K⁺ niż dla jonów Na⁺

Nawet niewielkie, ale długotrwałe zmiany przepuszczalności sarkolemy dla jonów zachodzące na drodze wspomnianych prądów jonowych przez oddzielne dla każdego jonu kanały w sarkolemie, mogłyby ostatecznie doprowadzić do poważniejszych zmian stężeń jonowych, a zatem kurczliwości miocytów, gdyby nie działająca w nich metaboliczna pompa Na⁺ - K⁺ zależna od ATP-azy, która stale usuwa nadmiar jonów Na⁺ z komórki, wprowadzając w ich miejsce jony K⁺ z zewnątrz. ATP-aza aktywowana jest przez przyrost stężenia Na⁺ w komórce lub obecność większego stężenia K⁺ w płynie zewnątrzkomórkowym, a więc pompa Na⁺ -K⁺ zapewnia utrzymanie prawidłowych gradientów stężeń jonowych i pośrednio potencjału spoczynkowego. Ponieważ pompa eliminuje z komórki nieco więcej Na⁺, niż wprowadza na to miejsce z zewnątrz jonów K⁺ (stosunek 2:3), więc działa jak pompa elektrogeniczna, przyczyniając się do podtrzymania potencjału błonowego z elektronegatywnym wnętrzem miocytu w stosunku do jego powierzchni.

Zahamowanie pompy np. przez glikozydy naparstnicy prowadzi do zmniejszenia gradientów transmembranowych dla Na⁺ i K⁺ i w następstwie tego do wzrostu wewnątrzkomórkowego stężenia jonów Ca²⁺ i potencjału spoczynkowego. Środki te są szeroko stosowane w praktyce klinicznej do zwiększenia kurczliwości mięśnia sercowego w stanach jego niewydolności. Zmiany stężeń jonów Na⁺,Ca²⁺ i K⁺ w płynie zewnątrzkomórkowym wpływają na wartość potencjału spoczynkowego i mogą prowadzić do zmian przewodnictwa w sercu i jego czynności. Hiperkaliemia może być niebezpieczna dla życia, gdyż grozi porażeniem mięśnia przedsionków, wydłużeniem czasu przewodnictwa przedsionkowo-komorowego oraz w samym mięśniu komór skłonnością do arytmii, a nawet zatrzymania serca w rozkurczu. Hipokaliemia powoduje również wydłużenie czasu przewodnictwa przedsionkowo-komorowego i zmiany w EKG, głównie w postaci odwrócenia załamka T i wydłużenia odstępu QR i poszerzenie zespołu QRS, ale nie jest tak niebezpieczna jak hiperkaliemia.

Hiperkalcemia zwiększa potencjał spoczynkowy i kurczliwość mięśnia sercowego, prowadząc przy dużym wzroście tego stężenie nawet do zatrzymania serca w skurczu.

Hipokalcemia obniża potencjał spoczynkowy, zmniejsza kurczliwość serca i zwalnia propagację, potencjału czynnościowego w sercu. Również zmiany stężeń jonów Na⁺ w płynie zewnątrzkomórkowym wywierają wpływ na potencjał spoczynkowy i czynnościowy w sercu, odwrotny do tego obserwowanego przy zmianach K⁺, ale są one mniej niebezpieczne i mniej nasilone.

Komórki robocze mięśnia sercowego reagują na działanie stosownego bodźca stanem pobudzenia, w którym następują zmiany przepuszczalności i przewodności błony komórkowej dla jonów oraz przepływ prądów jonowych prowadzący do zmiany potencjału błonowego. Ten zespół zmian nosi nazwę potencjału czynnościowego. Różni się on zasadniczo od potencjału czynnościowego włókien mięśnia szkieletowego długotrwałością potencjału (trwa 300 ms, podczas gdy w miocytach szkieletowych lub neuronach trwa tylko 1ms), wyglądem poszczególnych faz i ich mechanizmem jonowym.

Występujący w czasie pobudzenia miocytów roboczych serca potencjał czynnościowy składa się z pięciu następujących po sobie faz. Są one oznaczane jako faza: 0, 1, 2, 3, 4. Faza 0 odznacza się bardzo szybko narastającą depolaryzacją sarkolemy. Odpowiada jej w zapisie potencjału czynnościowego miocytu „wznoszenie” fali zakończone rewersją potencjału błonowego z „nadstrzałem:, czyli z pojawieniem się dodatniego potencjału powyżej 0mV. Potem już w fazie 1, następuje niewielka wstępna repolaryzacja, przechodząca w fazie 2 w charakterystyczna plateau fazowe trwające 250 ms. Następnie występuje końcowa faza repolaryzacji, czyli faza 3 i ostatecznie przywrócony zostaje potencjał błonowy do wartości spoczynkowej, utrzymującej się przez okres pomiędzy skurczami i stanowiącej fazę 4. Komórki robocze mięśnia przedsionków wykazują także typową fazę 0, ale brak jej plateau i faza 1, 2 i 3 są ze sobą scalone.

Faza 0 wywołana jest szybkim dokomórkowym prądem Na⁺ w wyniku aktywacji sodowej, czyli skokowego, ale krótkotrwałego wzrostu przepuszczalności sarkolemy dla tych jonów sodowych. Niewielki wpływ na powstanie fazy 0 ma też rozpoczynający się kilka milisekund później dokomórkowy wolny prąd jonów Ca²⁺, wywołany wzrostem ich przewodności. Potencjał czynnościowy we wstępnej depolaryzacyjnej fazie 1 i długiej fazie 2 nie zależy już od zmian przepuszczalności i przewodności dla jonów Na⁺, ale jest wynikiem kolejno: inaktywacji sodowej i dokomórkowego prądu jonów Ca²⁺ na skutek otwierania bramkowanych depolaryzacją sarkolemy kanałów wapniowych. W czasie fazy 2 zmniejsza się wyraźnie odkomórkowy prąd jonów K⁺ na skutek spadku przewodności dla jonów K⁺, który utrzymuje się przez niemal cały okres plateau. Wskazuje to, że w fazie 2 główną rolę odgrywają: wzrost dokomórkowego prądu jonów Ca²⁺ (które napływają do sarkoplazmy z zewnętrznej powierzchni sarkolemy, gdzie są zgromadzone w glikokaliksie) i uwalnianie tych jonów ze zbiorników siateczki sarkoplazmatycznej oraz zahamowanie odkomórkowego prądu jonów K⁺.

Mechanizm przewodzenia stanu czynnego wzdłuż komórek mięśnia sercowego nie różni się w zasadniczy sposób od przewodzenia w bezrdzennych włóknach nerwowych oraz we włóknach mięśni szkieletowych. Podobni jak tam, przyległe do miejsca pobudzonego odcinki błony komórkowej zostają częściowo zdepolaryzowane przez prąd jonowy płynący pomiędzy niepobudzonym. W momencie przekroczenia przez tę depolaryzację wartości progowej -65mV następuje aktywacja kanału sodowego. Szybkość przewodzenia zależy od wielkości odcinka jeszcze niepobudzonej błony, objętego przepływem prądu o sile nadprogowej. Wielkość tego odcinka zależy od natężenia prądu płynącego między miejscem pobudzonym i niepobudzonym, a to z kolei zależy od różnicy potencjałów pomiędzy miejscem pobudzonym a niepobudzonym. Wartość tej różnicy potencjałów zależna jest od szybkości narastania i amplitudy potencjału czynnościowego.

Przewodzenie stanu czynnego pomiędzy dwoma komórkami odbywa się w sposób następujący: na krańcach komórki błona komórkowa leży równolegle do krańcowego prążka Z i ściśle doń przylega. Dwie warstwy błony komórkowej i prążków Z sąsiadujących komórek tworzą tzw. wstawkę. Na większości swego przebiegu wstawka jest pofałdowana, a pomiędzy dwoma warstwami błony można wyróżnić wyraźną przestrzeń. W nieregularnych odstępach do obu dokomórkowych powierzchni błony przylegają zgrupowania zbitego materiału tworząc tzw. plamki przylegania. Odcinki pomiędzy nimi noszą nazwę obwódki przylegania. Co kilka sarkomerów wstawka przesuwa się o jeden sarkomer, przebiegając dalej na poziomie następnego prążka Z. Części wstawki biegnące na poziomie dwóch różnych prążków Z połączone są ze sobą bardzo ściśle przylegającymi do siebie 2 warstwami błony komórkowej, biegnącymi równolegle do długiej osi komórki. Te części wstawek nazywają się ścisłymi złączami.

Przewodzenie stanu czynnego przez wstawkę nie różni się w swym mechanizmie od przewodzenia w obrębie komórki. Jest to wynikiem bardzo niskiego oporu elektrycznego ścisłych złączy.

• Składowe oporu obwodowego.

Naczyniami oporowymi są małe tętniczki, w których następuje największy spadek ciśnienia krwi. Krew dopływająca do nich na poziomie serca ma średnie ciśnienie 12 kPa, czyli średnie ciśnienie w zbiorniku tętniczym, zaś po przepłynięciu przez nie spada do 4,6 kPa. Ich błona mięśniowa jest pod stałą kontrolą ośrodków naczyniozweżających. Gdy pojawia się zapotrzebowanie na tlen w danym obszarze naczyniowym, wówczas małe tętniczki tam występujące rozszerzają się, a w innych rejonach zwężają, tak aby krew odpływająca ze zbiornika tętniczego nie zmniejszała się. Jeśli jednak zostanie otwarta większa liczba naczyń oporowych, wówczas odpływ krwi zwiększa się i obniża ciśnienie w zbiorniku tętniczym. W następstwie tego, mechanizmy kontrolujące układ sercowo-naczyniowy przyśpieszają pracę serca i jego pojemność minutowa wzrasta, tak aby odpływ krwi został zrównoważony przez dopływ. Czynność naczyń oporowych można przyrównać do czynności kurków, które są w większości zakręcone, przepuszczając niewielką ilość krwi. pojawiające się zapotrzebowanie danego narządu na krew powoduje otwarcie w nim naczyń oporowych, zaś w innym miejscu ich zakręcenie.

Opór naczyniowy jest pokonywany prze różnice ciśnień w zbiorniku tętniczym, a zbiornikiem żylnym.

Całkowity opór naczyniowy - TPR obejmuje wszystkie naczynia krążenia dużego: tętnice, tętniczki, naczynia przedwłosowate tętnicze, naczynia włosowate i żyły. Największe jednak znaczenie dla oporu naczyniowego maja jednak naczynia oporowe, czyli małe tętniczki i naczynia przedwłosowate tętnicze. To właśnie ich mała średnica jest przyczyna największego spadku ciśnienia spośród wymienionych naczyń. Opór naczyniowy - R jest wprost proporcjonalny do różnicy ciśnień pomiędzy zbiornikami tętniczymi i żylnymi - P

i odwrotnie proporcjonalny do pojemności minutowej serca Q.

R = P/ Q

Opór naczyniowy wyrażony jest w jednostkach obwodowego oporu naczyniowego - PRU.

Jednostkę oporu naczyniowego stanowi stosunek różnicy ciśnień krwi w kPa (mm Hg) - P do ilości przepływającej krwi w ml/s - F:

PRU = P/F

Po dokonaniu zaokrągleń liczbowych można przyjąć, ze różnica średnich ciśnień (P) pomiędzy zbiornikami tętniczym i żylnym krążenia dużego wynosi u człowieka 13,3 kPa. W czasie 1 sek przepływa ze zbiornika tętniczego dużego do zbiornika żylnego dużego 100 ml krwi. Te wartości wyznaczają jedną jednostkę obwodowego oporu naczyniowego.

1 PRU = różnica ciśnień 13,3 kPa (100 mm Hg) / przepływ krwi 100ml/s

Całkowity obwodowy opór naczyniowy w warunkach przeciętnych życia człowieka wynosi jedną jednostkę oporu naczyniowego, TPR = 1 PRU. W czasie skurczu naczyń oporowych całkowity obwodowy opór naczyniowy Mozę wzrosnąć do 4 jednostek: TPR = 4 PRU, w czasie ich rozkurczu zaś może się obniżyć do ¼ jednostki: TPR = 0,25 PRU.

Całkowity płucny opór naczyniowy jest około 10 razy niższy od całkowitego obwodowego oporu naczyniowego (TPR). Wynika stąd, że różnica pomiędzy średnimi ciśnieniami w zbiorniku tętniczym płucnym i zbiorniku żylnym płucnym jest niewielka, wynosi bowiem około 1 kPa. Całkowity płucny opór naczyniowy w stanach chorobowych Mozę wzrosnąć nawet do 1,0 PRU lub obniżyć się do 0,03 PRU.

• Ośrodek krążenia - lokalizacja i funkcja.

Krążenie krwi jest kontrolowane przez dwa ośrodki sercowy i naczynioruchowy.

Ośrodki sercowe, odpowiedzialne za przyspieszenie (ośrodek przyspieszający) i zwolnienie (ośrodek zwalniający) rytmu serca, znajdują się w tworze siatkowatym i podwzgórzu, regulują aktywność włókien dosercowych współczulnych i n. błędnego.

Ośrodek sercowy przyspieszający pracę serca znajduje się w rogach bocznych rdzenia kręgowego w części piersiowej w segmentach Th1-Th5. Neurony tego ośrodka wysyłają impulsy do serca we włóknach przedzwojowych do zwojów pnia współczulnego i zwojów współczulnych szyjnych (górnego, środkowego i dolnego).

Serce jest unerwione przez pozazwojowe włókna układu współczulnego pochodzące głównie ze zwojów gwiaździstych oraz szyjnych, włókna te wydzielają noradrenalinę.

Ośrodek zwalniający pracę serca znajduje się w rdzeniu przedłużonym, stanowią go neurony należące do jądra grzbietowego nerwu błędnego. Neurony tego jądra za pośrednictwem włókien eferentnych biegnących do serca w nerwach błędnych, czyli włókien typu B i przywspółczulnych komórek zazwojowych znajdujących się w samym sercu zwalniają jego pracę. Unerwienie przywspółczulne pochodzi z obu pni nerwu błędnego, włókna te wydzielają acetylocholinę.

U człowieka ośrodek zwalniający pracę serca wykazuje stałą przewagę nad ośrodkiem przyspieszającym pracę serca. Wyłączenie wpływu obu ośrodków na serce powoduje w spoczynku wzrost częstotliwości skurczów z 72 do 100 na minutę.

Obydwa ośrodki stanowią końcowa wspólną drogę dla impulsacji biegnącej z kory, podwzgórza oraz receptorów w układzie sercowo naczyniowym.

Z kory mózgowej i podwzgórza impulsy biegną za pośrednictwem neuronów tworu siatkowatego. Pobudzenie pól ruchowych w korze mózgowej oraz ośrodków motywacyjnych w podwzgórzu powoduje hamowanie czynności neuronów jądra grzbietowego nerwu błędnego. Ośrodek w części piersiowej rdzenia kręgowego, przyśpieszający pracę serca, uzyskuje przewagę i częstość skurczów się zwiększa.

Impulsacja z receptorów w układzie sercowo- naczyniowym na drodze odruchowej zwalnia lub przyspiesza częstość skurczów serca. Rozciągnięcie ścian tętnic przez podwyższone ciśnienie krwi drażni baroreceptory w ścianie łuku aorty i zatokach tętnic szyjnych wewnętrznych. Pod wpływem impulsacji biegnącej od baroreceptorów przez włókna aferentne nerwów IX i X ośrodek zwalniający pracę serca zostaje pobudzony i częstość skurczów serca maleje. Spadek ciśnienia tętniczego powoduje przyśpieszenie pracy serca na drodze odruchowej dzięki temu, że ośrodek zwalniający pracę serca zostaje zahamowany.

Ośrodek naczynioruchowy jest zlokalizowany w tworze siatkowatym rdzenia przedłużonego. Wyróżniamy tam dwie części tego ośrodka:

• Część presyjną (zwężającą)

• Część depresyjną (rozszerzającą)

Część presyjna- jej neurony poprzez neurony w rogach bocznych rdzenia kręgowego w części piersiowej i lędźwiowej przekazują pobudzenie do zwoi współczulnych utrzymujących naczynia krwionośne w stałym napięciu. Biorą w tym udział włókna naczyniozwężające typu Cs, a wielkość impulsacji jest wypadkową:

• Impulsacji eferentnej z wyższych ośrodków OUN (kory mózgowej, układu limbicznego, tworu siatkowatego śródmózgowia, ośrodka oddechowego w rdzeniu przedłużonym)

• Impulsacji aferentnej (chemoreceptory- kłębuszki szyjne i aortalne)

Strefa presyjna jest również wrażliwa na zmiany prężności O₂ oraz C O₂ w krwi tętniczej.

Część depresyjna- wpływa hamująco na strefę presyjną poprzez zmniejszenie impulsacji we włóknach naczyniozwężajacych, co w konsekwencji prowadzi do rozszerzenia naczyń krwionośnych i spadku oporu naczyniowego. Konkretnie to wpływa hamująco na rogi boczne.

Pobudzenie części depresyjnej odbywa się poprzez wzrost impulsacji z baroreceptorów zlokalizowanych w zatoce szyjnej, łuku aorty oraz w innych miejscach, a także obniżenie prężności C O₂ we krwi tętniczej. Strefa depresyjna oddziałuje na układ krwionośny pośrednio, poprzez strefę presyjną.

Skurcz błony mięśniowej małych tętniczek zwiększa opór naczyniowy, a tym samym zmniejsza przepływ krwi ze zbiornika tętniczego do żylnego i podwyższa ciśnienie w zbiorniku tętniczym, rozkurcz mięśniówki powoduje przeciwny efekt.

Światło tętniczek jest kontrolowane ogólnie:

• Na drodze nerwowej (patrz wyżej)

• Na drodze humoralnej, przez ośrodki nerwowe kontrolujące wydzielanie hormonów

Oraz kontrolowane miejscowo przez odruchy i działające miejscowo czynniki naczyniorozszerzające i zwężające. W pewnej niezależności od ośrodka naczynioruchowego w rdzeniu przedłużonym pozostaje współczulny układ rozszerzający naczynia krwionośne w mięśniach szkieletowych. Zaczyna się on w korze mózgowej, skąd impulsy biegną za pośrednictwem neuronów podwzgórza i tworu siatkowatego śródmózgowia do neuronów rogów bocznych rdzenia kręgowego. Impulsy biegnące od tych neuronów powodują rozszerzenie naczyń krwionośnych w mięśniach szkieletowych i zwiększają przepływ krwi przez nie.

• Mechanizmy regulacyjne układu krążenia: lokalne (przekrwienie czynnościowe i reaktywne) i układowe (odruchy z baroreceptorów- odruch Herringa, Cyona- Ludwiga, Bainbridge'a, Bezolda- Jarischa i z chemoreceptorów oraz wyższych struktur OUN).

Lokalne mechanizmy regulacji- mięśnie gładkie naczyń krwionośnych wykazują stałe napięcie toniczne i zależy ono od dwóch czynników:

• Miogenny automatyzm mięśni gładkich

• Stała impulsacji włókien współczulnych

Miogenny automatyzm utrzymujący napięcie naczyń krwionośnych tworzy napięcie podstawowe, które zawsze pozostaje w naczyniu, nawet po całkowitym jego odnerwieniu.

Drugi czynnik tworzy napięcie neurogenne ściśle związane z włóknami współczulnymi. Wzajemne zależności między przewagą napięcia podstawowego nad neurogennym układają się w zależności od funkcji zaopatrywanych narządów. W naczyniach krwionośnych zaopatrujących narządy gdzie ma miejsce duża przemiana materii i duże użyci tlenu obserwujemy przewagę napięcia podstawowego nad neurogennym. W innych naczyniach, które regulują przepływ w zakresie regulacji całego organizmu przeważa składowa neurogenna.

W czasie maksymalnej aktywności narządów dochodzi do maksymalnego rozszerzenia naczyń i wtedy mamy do czynienia z przekrwieniem czynnościowym (np. mięśnie podczas dużego wysiłku fizycznego).

Przekrwienie reaktywne natomiast, to zjawisko związane ze wzrostem przepływu krwi w obszarze wcześniej niedokrwionym.

Dużą rolę w miejscowej regulacji, poza lokalnymi metabolitami wydzielanymi zarówno podczas pracy narządu jak i jego niedotlenienia, odgrywają komórki śródbłonka naczyniowego. Komórki te uwalniają szereg czynników, które rozszerzają lub zwężają naczynia krwionośne. Do czynników naczyniozwężających zaliczamy prostacykliny (zmniejszają także agregację płytek) oraz prostaglandyny PGE.

Zwężająco na naczynia wpływają prostaglandyny PGF oraz tromboksan.

Wykazano także, że komórki śródbłonka produkują czynnik rozluźniający mięśniówkę naczyń (EDRF), czynnik ten to tlenek azotu wytwarzany również przez leukocyty i podczas orgazmu. Do jego wytwarzania i wydzielania niezbędne są jony wapnia. Wydzielanie EDRF odbywa się w sposób ciągły, co powoduje zmniejszenie tonicznego napięcia naczyń tętniczych. Uważa się że większość transmiterów układu autonomicznego, które rozszerzają naczynia, jak i niektórych czynników humoralnych, nie działa bezpośrednio na mięśniówkę naczyń tylko za pośrednictwem EDRF. W błonie komórkowej śródbłonka naczyń znajdują się receptory, poprzez które działają substancje uwalniające EDRF rozszerzając naczynia.

Śródbłonek wydziela również śródbłonkowy czynnik kurczący EDCF. Są nim trzy polipeptydy endotelina pierwsza, druga i trzecia.

Uwalnianie NO w większych ilościach następuje pod wpływem acetylocholiny, bradykininy oraz vasoaktywnego peptydu jelitowego (VIP)- prowadzi do rozszerzania tętniczek.

Uwalnianie endoteliny pierwszej prowadzącej do skurczu tętniczek powoduja: adrenalina, wazopresyna, angiotensyna II oraz interleukina 1.

Przepływ krwi jak również ciśnienie tętnicze podlega również regulacji przez ośrodek krążenia na drodze odruchowej. Wyróżniamy następujące odruchy:

• Odruchy z mechanoreceptorów:

1. odruch zatokowy Heringa

2. odruch aortalny Cyona- Ludwiga

3. odruch Bezolda- Jarischa

4. odruch z mechanoreceptorów obszaru sercowo- płucnego

5. odruch Bainbridge'a

odruch Aschnera

odruch Goltza

Odruchy z mechanoreceptorów. Ich receptory zlokalizowane są w obrębie zatok szyjnych (odruch zatokowy Heringa) oraz łuku aorty (odruch aortalny Cyona- Ludwiga). Bodźcem dla ich pobudzenia jest wzrost ciśnienia tętniczego, co powoduje odkształcenie mechaniczne naczyń. Droga środkowa to nerw zatokowy (gałązki nerwu IX) w odruchu Heringa oraz nerw aortalny (dośrodkowe gałązki n. X) w odruchu Cyona- Ludwiga. W odruchach tych wyróżniamy składową sercową i naczyniową.

Składowa sercowa jest realizowana poprzez pobudzenie jąder nerwu błędnego, co prowadzi do wzrostu impulsacji i w efekcie do ujemnych tropizmów spowalniających serce, obserwuje się również odruchowe zahamowanie tonicznej aktywności współczulnych nerwów sercowych.

Składowa naczyniowa zachodzi poprzez pobudzenie strefy depresyjnej, która wpływa hamująco na strefę presyjną. Wyhamowanie strefy presyjnej prowadzi do zmniejszenia jej tonicznej aktywności co powoduje rozszerzenie naczyń krwionośnych, spadek oporu naczyniowego i wzrost przepływu krwi.

Podobne efekty można otrzymać w wyniku pobudzenia mechanoreceptorów zlokalizowanych w lewej komorze oraz w naczyniach wieńcowych poprzez mechaniczne rozciągnięcie ścian komór.

Odruchy z lewej komory można także wywołać na drodze farmakologicznej poprzez podanie weratryny, weratydyny (alkaloid), nikotyny oraz serotoniny. Związki te prowadzą do zwiększenia pobudliwości mechanoreceptorów, Pobudzenie realizowane jest poprzez mechanoreceptory mimo chemicznego działania tych związków. Efekt końcowy (działanie na ukł. krążenia) jest taki sam jak w odruchu zatokowym (składowa sercowa oraz naczyniowa). Odruch ten nazywamy odruchem Bezolda- Jarischa.

Bodźcem pobudzającym receptory obszaru sercowo płucnego, należącego do niskociśnieniowej części ukł. krążenia, jest rozciągnięcie ścian naczyń poprzez zwiększoną objętość krwi zawartej w sercu i naczyniach klatki piersiowej. Odpowiedź krążeniowa na te odruchy to składowa sercowa i naczyniowa taka jak w przypadku innych mechanoreceptorów.

Odruch Bainbridgea powstaje poprzez pobudzenie receptorów (typ B) zlokalizowanych w prawym przedsionku. Pobudzenie następuje w wyniku nagłego zwiększenia powrotu żylnego (szybkie dożylne wprowadzenie dużej ilości płynów). Efektem końcowym wystąpienia tego odruchu jest wzrost aktywności impulsacji w dosercowych włóknach współczulnych i przyśpieszenie akcji serca (składowa sercowa), jak również obserwuje się zwężenie naczyń krwionośnych (składowa naczyniowa).

Odruch Aschnera oraz odruch Goltza to odruchy krążeniowe, które wpływają na akcje serca (wpływ na naczynia nie jest dokładnie poznany). W odruchu Aschnera poprzez ucisk na gałki oczne dochodzi do zwolnienia akcji serca. Podobna reakcję otrzymuje się w odruchu Goltza gdy uciskamy splot słoneczny. W obu odruchach dochodzi do pobudzenia jąder nerwu błędnego.

• Tętno - cechy tętna.

Tętnem nazywamy falisty ruch tętnic, który powstaje w wyniku czynności serca i elastyczności tętnic. Objętość wyrzutowa lewej komory wtłaczana do aorty powoduje jej rozciągnięcie, wzrost ciśnienia i powstanie fali ciśnieniowej. Towarzyszące jej odkształcenie ścian naczyń tętniczych określa się jako falę tętna. Prędkość rozchodzenia się fali tętna zależy od rodzaju naczyń ( elastyczności i przebiegu) i wynosi ona w aorcie od 5 do 9 m/sek. Zapis fali tętna rejestrowany jest w postaci ramienia wstępującego i zstępującego. Na ramieniu zstępującym występuje załomek zwany falą dykrotyczną. Spowodowana jest ona poprzez odbicie krwi od zamkniętych zastawek aorty. Prędkość rozchodzenia się fali tętna zależy od średnicy naczynia oraz grubości jego ściany.

Własności tętna: częstotliwość, wypełnienie, napięcie, chybkość oraz miarowość.

CZĘSTOTLIWOŚĆ TĘTNA - jest to liczba uderzeń na minutę - 60 ÷ 80. U dzieci 90 ÷140. Wyróżniamy tętno:

1. tętno wolne - pulsus rarus,

2. tętno szybkie - pulsus frequens

WYPEŁNIENIE TĘTNA - zależy ono od amplitudy ciśnienia tętniczego ( różnica skurczowo - rozkurczowa.

Zależnie od wypełnienia wyróżniamy:

1. tętno duże - pulsus magnus . Dobrze wypełnione, o wysokiej fali.

2. tętno małe - pulsus parvus. Posiada małą falę.

3. tętno dziwacze - pulsus paradoxus. Zmniejszenie wypełnienia tętna, aż do zupełnego jego zaniku w czasie głębokiego wdechu oraz zwiększenie fali w czasie wydechu,

4. tętno naprzemienne - pulsus alterans. Występuje tutaj na przemian fala tętna słabiej lub silniej wypełniona.

NAPIĘCIE TĘTNA - oceniamy siłę oporu jaki przeciwstawia tętnica przy badaniu palpacyjnym.

Wyróżniamy:

1. tętno twarde - pulsus durus. Tętno stałe zarówno w okresie ciśnienia skurczowego jak i rozkurczowego

2. tętno miękkie - pulsus mollis.

CHYBKOŚĆ TĘTNA - jest to szybkość wypełniania i opróżniania się tętnicy.

1. tętno szybkie - pulsus celer. Fala tętna szybko się podnosi oraz szybko opada, Posiada ostry wierzchołek.

2. tętno leniwe - pulsus tardus. Fala tętna płaska a różnica skurczowo - rozkurczowa rozciągnięta.

MIAROWOŚĆ TĘTNA - polega ona na tym , że poszczególne fale tętna występują w takich samych odstępach czasujak również wysokości fali tętna są jednakowe. Tętno nie spełniające w/w warunków określane jest tętnem niemiarowym.

Wyróżniamy:

1. Niemiarowość oddechowa.

2. Niemiarowość ekstrasystoliczną.

Niemiarowość zupełną.

Układ nerwowy

• Rdzeń przedłużony. Funkcje fizjologiczne rdzenia przedłużonego.

Przez rdzeń przedłużony biegną drogi wstępujące (przewodzące informacje z eksteroreceptorów, proprioreceptorów oraz droga rdzeniowo-móżdżkowa) i zstępujące (piramidowe i pozapiramidowe). Ponadto zlokalizowane są tu ośrodki nerwowe (ośrodek - zbiorowisko neuronów koniecznych do wykonywania określonej czynności):

1. Oddychania

2. Częstości skurczów serca

3. Ciśnienia krwi

4. Połykania

5. Kaszlu

6. Kichania

7. Nudności

8. Wymioty

9. Ssania

10. Żucia

11. Wydzielania potu

12. Naczyniowo-ruchowy

13. Regulujący tempo podstawowej przemiany materii

14. Ośrodek dla mięśni ucha (napięcie błony bębenkowej, kosteczek słuchowych)

15. Jądra nerwów czaszkowych od VI do XII

1, 2, 3 - kontrola oddychania, częstości skurczów serca i ciśnienia krwi

Autonomiczne ośrodki w rdzeniu przedłużonym kontrolujące na drodze odruchowej czynność krążenia, serca, płuc nazywane są ośrodkami życiowymi, gdyż ich uszkodzenia prowadzi zwykle do śmierci. Włókna dośrodkowe biegnące do tych ośrodków rozpoczynają się w wielu przypadkach w wysoko wyspecjalizowanych receptorach trzewnych. Wyspecjalizowane receptory obejmują nie tylko receptory kłębków i zatok tętnic szyjnych oraz kłębków aorty, lecz również komórki receptorowe zlokalizowane w samym rdzeniu przedłużonym. Reakcje ruchowe są stopniowane i precyzyjnie dostosowywane, zawierają składowe zarówno somatyczne, jak i trzewne. Odruchy kontrolujące czynność płuc i układu krążenia szczegółowo przedstawiono w odpowiednich rozdziałach dotyczących krążenia i oddychania.

4, 5, 6, 7,8 - inne autonomiczne odruchy opuszkowe

Połykanie, kaszel, kichanie, nudności i wymioty są również reakcjami odruchowymi integrowanymi w rdzeniu przedłużonym. Odruch połykania spowodowany jest dowolnym aktem przemieszczania zawartości jamy ustnej do gardła. Kaszel inicjowany jest przez podrażnienie górnych dróg oddechowych. Głośnia zamyka się, a silny skurcz mięśni oddechowych wzmaga ciśnienie wewnątrzpłucne, na szczycie którego głośnia nagle otwiera się, co powoduje gwałtowne wypchnięcie powietrza. Kichanie jest podobną reakcją na podrażnienie nabłonka jamy nosowej. Kichanie wyzwalane jest przez podrażnienie włókien bólowych w nerwie trójdzielnym.

Wymioty są innym przykładem odruchu trzewnego, zintegrowanego w rdzeniu przedłużonym. Składowe somatyczne, jak i trzewne tego odruchu występują po sobie, odpowiednio skoordynowane w czasie. Wymioty rozpoczynają się ślinieniem i nudnościami. Fale antyperystaltyczne wywołują opróżnienie do żołądka zawartości górnej części jelita cienkiego. Głośnia się zamyka, co zapobiega wciągnięciu wymiocin do tchawicy. Oddech zatrzymuje się w środkowej fazie wdechu. Mięśnie tłoczni brzusznej kurczą się, a ponieważ klatka piersiowa jest utrzymywana w ustalonej pozycji, skurcz ten zwiększa ciśnienie w jamie brzusznej. Zwieracz odźwiernika żołądka i przełyk rozluźniają się i zawartość żołądka zostaje usunięta na zewnątrz. Czynności te kontroluje "ośrodek wymiotny", znajdujący się w układzie siatkowatym rdzenia przedłużonego na wysokości jąder oliwki.

Wymioty wywoływane są przez podrażnienie błony śluzowej górnej części przewodu pokarmowego. Impulsy z błony śluzowej przenoszone są do ośrodka wymiotnego przez trzewne drogi aferentne, biegnące w nerwach współczulnych i nerwach błędnych. Inne włókna aferentne dochodzą przypuszczalnie do ośrodka wymiotnego z miedzymózgowia i układu limbicznego, gdyż odruch wymiotny występuje również w odpowiedzi na reakcje zabarwione emocjonalnie: 'wywołujący nudności" zapach lub "odrażający" widok. W rdzeniu przedłużonym występują komórki chemoreceptywne, które inicjują wymioty, po pobudzeniu ich przez krążące we krwi związki chemiczne. Chemoreceptorowa strefa wyzwalająca odruch wymiotny znajduje się w pólku najdalszym lub w jego okolicy, jest to pasmo tkanki w kształcie litery V, ułożone na bocznych ścianach komory czwartej w pobliżu zasuwki. Struktura ta należy do struktur układu okołokomorowego i łatwiej do niej przenika z krwi krążącej wiele substancji w porównaniu z sąsiednimi okolicami rdzenia przedłużonego.

Uszkodzenie pólka najdalszego maja niewielki wpływ na odruch wymiotny wywołany podrażnieniem przewodu pokarmowego, lecz znoszą wymioty będące następstwem wstrzyknięcia apomorfiny i wielu innych leków wymiotnych. Lezje pólka najdalszego zmniejszają również wymioty występujące w mocznicy i chorobie popromiennej, w których to stanach dochodzi do wytwarzania i uwalniania do krwi krążącej endogennych substancji wymiotnych. Występowanie wymiotów w licznych stanach patologicznych może być wytłumaczone chemoreceptorowym mechanizmem wywoływania wymiotów pod wpływem krążących we krwi toksyn.

9 - odruch ssania

Następuje na przykład przy pobudzeniu zakończeń nerwu trójdzielnego w okolicy ust noworodka. W rdzeniu przedłużonym pobudzenie zostaje przełączone na nerwy ruchowe - twarzowy i podjęzykowy, które wywołują ruch ssania.

• - odruch żucia

Żucie jest odruchem złożonym, w którym bodźce idące z jamy ustnej zostają przełączone na część nerwu trójdzielnego, wprawiającą w ruch mięśnie żwacze i nerw podjęzykowy, unerwiający ruchowo język.

• - ośrodek naczynioruchowy

Pobudzenie jest odruchowe i rozszerza naczynia krwionośne.

• Twór siatkowaty. Funkcje fizjologiczne tworu siatkowatego

Układ siatkowaty pnia mózgu stanowi najważniejszy układ kontrolujący i integrujący centralnego układu nerwowego.

W jego obrębie mieszczą się życiowo ważne ośrodki:

• Ośrodek oddechowy

• Ośrodek sercowy

• Ośrodek naczynioruchowy

Ponadto spełnia on szereg innych ważnych funkcji:

• Reguluje temperaturę ciała

• Wpływa na neuroendokrynne czynności podwzgórza

• Ma znaczenie w procesie czuwania i snu

• Wpływa na funkcje motoryczne i aktywność ruchową mięśni

• Jako układ nieswoisty uczestniczy w przewodzeniu części impulsów czuciowych do kory. Zapewnia jej więc stan wzbudzenia i możliwość odbioru wrażeń pod wpływem impulsacji czuciowych przekazywanych swoistymi drogami czuciowymi

• Oddziałuje na impulsacje motoryczne w czasie ich przewodzenia drogami piramidowymi i pozapiramidowymi z kory i jąder podkorowych do rdzenia

• Wpływa na podwzgórze i układ limbiczny, oddziałując na zachowanie emocjonalne i układ immunologiczny organizmu.

Podłożem anatomicznym układu siatkowatego jest twór siatkowaty, ciągnący się przez cały pień mózgu - od rdzenia kręgowego aż do przedniej części śródmózgowia.

W pniu mózgu twór siatkowaty wypełnia przestrzeń między jądrami nerwów czaszkowych, drogami wstępującymi i zstępującymi .

Neurony układu siatkowego nie wykazują jakiegoś charakterystycznego układu morfologicznego, ale tworzą rodzaj rozległej sieci neuronalnej. W sieci tej poszczególne elementy (neurony) mogą być uczynniane przez wiele neuronów sąsiednich.

Maja też one zdolność wytwarzania i uwalniania na swoich zakończeniach różnych mediatorów, tj. acetylocholina, NA, serotonina, dopamina, GABA.

Układ siatkowaty jest układem nieswoistym - pobudzenia jednego neutronu mogą przenieść się na wiele neuronów układu i odwrotnie - pobudzenia z wielu różnych strukturCON mogą aktywować ściśle określone obszary US.

Wypustki neutronów US krzyżują się i biegną w różnych kierunkach, tworząc gęstą sieć połączeń.

Niektóre neurony tego tworu posiadają długi akson, rozdzielający się na dwie wypustki:

- wstępującą

- zstępującą

Wypustki te tworzą podłużne pęczki, które łączą różne poziomy układu siatkowatego z wyższymi (kora mózgowa, uklad limbiczny, wzgórze) lub niższymi (rdzeń kręgowy) piętrami CUN.

W obrębie US można wyróżnić skupiska neutronów (jądra) o odrębnych właściwościach fizjologicznych:

- jądro siatkowate mostu zawierają neurony serotoninorgiczne,

- jądro szwu odgrywają ważną rolę w powstawaniu snu NREM,

- jadro wielkokomórkowe - neurony uwalniające acetylocholinę,

- jądro środkowe opuszki.

Do US zalicza się także struktury o podobnych właściwościach funkcjonalnych:

• Istota szara okołowodociągowa

• jadro miejsca sinawego mostu

• okolice pokrywy.

Twór siatkowaty otrzymuje liczne połączenia z obydwóch półkul mózgowych i różnych okolic CUN. Odbiera z nich część impulsacji czuciowej i ruchowej i przekazuje je na wieloneuronalną drogę nieswoistą.

Na podstawie badań morfologicznych i neurofizjologicznych wyróżnia się w CUN dwie oddzielne części:

1. wstępujący układ siadkowaty

2. zstępujący układ siatkowaty

WSTĘPUJACY UKŁAD SIATKOWATY

W obrębie wstępującego układu siatkowatego wyróżnia się

1. rozlany hamujący układ wzgórzowy

2. aktywujący układ śródmózgowia

ad a) rozlany hamujący układ wzgórzowy - najwyższe piętro układu siatkowatego.

Obejmuje jądra nieswoiste wzgórza:

• jądra śródblaszkowe

• jądra przyśrodkowe

• jądra brzuszne:

• przednio - boczne

• przednio - przyśrodkowe

• jądra siatkowate

Te nieswoiste jądra wzgórza utrzymują dwustronne połączenia z całą korą mózgową. Włókna pochodzące z tych jąder liczą się w warstwach powierzchniowych kory i dlatego maja wpływ na czynności bioelektryczne kory mózgowej. Włóknami wstępującymi napływają impulsacje z układu siatkowatego do całej kory, niezależnie od impulsacji przekazywanych za pośrednictwem wzgórzowych stacji przełącznikowych i układów swoistych, które odbierane są tylko w określonych polach kory czuciowej.

Drażniąc bodźcami elektrycznymi o niskiej częstotliwości jądra nieswoiste wzgórza, można wywołać tzw. odpowiedź rekrutacyjną kory czyli:

• zmniejszenie częstotliwości

• zwiększenie amplitudy potencjałów korowych

Te zmiany aktywności bioelektrycznej obejmują całą korę mózgową. Neurony układu siatkowatego skupione we wzgórzu synchronizują więc czynność bioelektryczną kory i wykazują aktywność antagonistyczną w stosunku do neuronów układu siatkowatego pnia mózgu (zwłaszcza układu aktywującego śródmózgowia).

Szczególną rolę przypisuje się jądrom siatkowatym wzgórza w procesie percepcji. Tworzą one tzw. wzgórzowy układ bramkujący - wybiórczo przepuszczają impulsację biegnącą do kory, przewodzoną przez jądra swoiste wzgórza. W ten sposób jądra te eliminują nadmiar informacji wysyłanej przez receptory obwodowe i niższe ośrodki czuciowe.

ad b) aktywujący układ siatkowaty śródmózgowia (RAS)

Układ ten odbiera impulsacje ze wszystkich receptorów całego organizmu w czasie, gdy są one przekazywane szybkimi drogami swoistymi do kory czuciowej mózgu. Pobudzenia te z układu siatkowatego są dalej przewodzone powoli do rozległych obszarów kory i ośrodków podkorowych. Tam wytwarzają stan gotowości czynnościowej czyli wzbudzenia. Wzbudzenie to jest niezbędne do prawidłowego funkcjonowania okolic czuciowych, ruchowych i kojarzeniowych kory, a także ośrodków podkorowych kierujących zachowaniem popędowo - emocjonalnym. Wzbudzeniu kory towarzyszy zmiana aktywności bioelektrycznej kory:

- spadek amplitudy

- wzrost częstotliwości potencjałów korowych czyli desynchronizacja.

Tak więc w czasie, gdy impulsacje z receptorów napływają do swoistych ośrodków czuciowych kory, wywołując w niej wrażenia zmysłowe, część tych impulsacji jest przekazywana na wolno przewodzące wieloneuronalne drogi nieswoiste wstępujące (układ pozawstęgowy).

Stan wzbudzenia kory wywołany pobudzeniem układu siatkowatego warunkuje przytomność i świadomość, bez których nie jest możliwe odbieranie i percepcja wrażeń zmysłowych.

Przewodzenie impulsów w drogach nieswoistych można zablokować środkami narkotycznymi lub przez zniszczenie aktywizującego układu siatkowatego. To samo zjawisko występuje podczas snu, kiedy to zachowane jest przewodzenie impulsów w drogach swoistych, a zahamowane w drogach nieswoistych. Zanika wtedy świadomość i jednocześnie ustaje odbieranie wrażeń zmysłowych. Trwałe uszkodzenie RAS prowadzi do nieodwracalnej utraty przytomności i śpiączki.

Tak więc RAS odgrywa istotną rolę w utrzymaniu stanu czuwania i wzbudzenia kory.

Układ ten dysponuje dwustronnymi połączeniami z korą mózgową, z których jedne są bezpośrednie - z pominięciem wzgórza, a drugie biegną przez układ siatkowaty wzgórza.

W sumie czynności układu siatkowatego wstępującego związane są głównie z procesami:

- Czucia

- Percepcji

- Czuwania

- Zachowania świadomości

ZSTĘPUJĄCY UKŁAD SIATKOWATY

Zstępujący układ siatkowaty:

• Koordynuje ruchy

• Kontroluje czynności odruchowe rdzenia kręgowego

• Modyfikuje efekty notoryczne kory mózgowej

• Reguluje czynności życiowo ważnych ośrodków autonomicznych pnia mózgu ( zwł. Ośrodków

• Oddechowego

• Regulujących krążenie)

Działanie układu zstępującego może mieć wpływ hamujący lub torujący (ułatwiający)

Na motoneurony rdzeniowe:

• Zstępujący układ hamujący

• Zstępujący układ pobudzający

Jedna i druga komponenta ma połączenia z:

• Korą mózgową (drogi korowo-siatkowe)

• Jądrami podkorowymi

• Móżdżkiem

• Rdzeniem kręgowym (drogi siatkowato-rdzeniowe;

Nakrywkowo-rdzeniowe)

1. zstępujący układ hamujący:

• Bierze początek w neuronach skupionych w brzuszno-przyśrodkowej części tworu siatkowatego rdzenia przedłużonego

• Hamuje ośrodki ruchowe rdzenia dla mięśni prostowników, a pobudza ośrodki ruchowe dla mięśni zginaczy

• Podrażnienie zstępującej drogi hamującej:

• Obniża lub znosi odruchy rdzeniowe

• Obniża napięcie mięśniowe

b)Zstępujący układ pobudzający

• Rozpoczyna się w grzbietowo-bocznej części tworu siatkowatego mostu

• Pobudza ośrodki ruchowe rdzenie dla mięśni prostowników, a hamuje ośrodki ruchowe dla mięśni zginaczy

• Drażnienie zstępującej drogi pobudzającej powoduje:

• Pojawienie się odruchów rdzeniowych

• Wzrost napięcia mięśniowego

Układ pokarmowy.

• Funkcje żołądka.

Funkcje:

• gromadzi i przechowuje spożywane pokarmy

• trawi pokarmy

• wyjaławia pokarmy

Gromadzenie pokarmów w żołądku

• pokarmy płynne wzdłuż krzywizny mniejszej do części odźwiernikowej

• pokarmy stałe początkowo są w trzonie żołądka, a następnie (gdy jest ich coraz więcej) wypełniają dno, kolejne porcje zajmują część środkową rozpychając na boki pokarm, który już był w żołądku (pokarm, który był pierwszy w żołądku styka się z błoną, ten który przyszedł później znajduje się w części środkowej żołądka).

Trawienie pokarmów w żołądku

• na początku pokarmy z cz. Środkowej są trawione alfa-amylazą ślinową - zmieszanie treści pokarmowej - właściwe trawienie

• sok żołądkowy (patrz pytanie SKŁAD I ROLA SOKÓW)

• skurcze błony mięśniowej żołądka (patrz pytanie MOTORYKA PRZEWODU POKARMOWEGO)

Budowa żołądka:

• W obrazie radiologicznym żołądek ma kształt: hipertoniczny, ortotoniczny, hipotoniczny i atoniczny

• Zwieracz odźwiernika jest oddzielony od warstwy okrężnej błony mięśniowej dwunastnicy przegrodą łączntkankową

Unerwienie:

• PS+ z nn. X; włókna pozazwojowe mają charakter cholinergiczny, peptydergiczny (VI, SP, GRP, somatostatyna) lub nitroergiczny; działają pobudzająco na dalsze części żołądka i hamująco (włókna peptydergiczne, puryergiczne, nitroergiczne) na cz. początkową

• S+ z nn. Rdzeniowych piersiowych Th₆-Th₁₀; włókna pozazwojowe mają charakter adrenergiczny; hamują motorykę żołądka

Bariera śluzowa żołądka:

• Bariera śluzówkowa żołądka oznacza zdolność żołądka do zapobiegania szybkiemu przenikaniu jonów H⁺ z jego światła do krwi, a Na⁺ w kierunku przeciwnym

• Uszkadzana przez: HCl o wysokim stężeniu, naturalne detergenty, alkohol powyżej 10% i aspirynę

• Gdy nie ma bariery śluzówkowej HCl:

• Pobudza motorykę żołądka przez zadrażnienie splotów śródściennych

• Pobudza wydzielanie pepsynogenu i jego aktywację w samej błonie śluzowej

• Pobudza komórki tuczne do wydzielania histaminy, która pobudza uwalnianie HCl, zwiększa przepuszczalność naczyń włosowatych i przesączanie składników osocza, a to powoduje obrzęk błony śluzowej żołądka

• Przenikanie białek osocza do światła żołądka

• Powstanie powierzchownych wybroczynów śluzówkowych

• błona śluzowa ulega adaptacji na działanie czynników uszkadzających

uszkodzeniom zapobiegają PGE₂ i PGI₂, małe stężenie kwasów żółciowych lub alkoholu- wywołują „cytoprotekcję adaptacyjną”

• Motoryka przewodu pokarmowego.

1. przewód pokarmowy jest zbudowany z mm. poprzecznie prążkowanych (gardło, 1/3 górna przełyku, zwieracz zewnętrzny odbytu) i z mm. gładkich (pozostałe odcinki)

2. podstawowym mechanizmem kontrolującym skurcze są wahania potencjału błonowego zwane falami wolnymi = podstawowy rytm elektryczny BER

• źródło BER: komórki mięśniowe o niestałym potencjale błonowym (komórki rozrusznikowe)

• częstość BER: 3 cykle/min w żołądku, 12/min w dwunastnicy, 8/min w jelicie cienkim

• prędkość rozprzestrzeniania: w żołądku 1cm/s, w jelicie ok. 20 cm/s

• BER nie wywołuje skurczów lecz wyznacza częstość potencjałów czynnościowych

3. Siła skurczu zależy od amplitudy i liczby potencjałów

4. Czynniki wywołujące potencjał czynnościowy:

• mechaniczne rozciąganie

• transmitery z autonomicznych nn. zewnętrznych i z układu nerwowego jelitowego

• hormony żołądkowo-jelitowe: gastryna, CCK, motylina

• lokalne czynniki humoralne: serotonina, histamina

5. Mm. gładkie wykazują dwa rodzaje skurczów:

• toniczne np. zwieracze, długotrwały wzrost napięcia, trwały przykurcz

• rytmiczne (fazowe) w obwodowej części przełyku, żołądku, jelicie cienkim; szybkie skurcze i rozkurcze

6. Skurcze komórek mięśniowych gładkich są inicjowane przez potencjały czynnościowe i nagłe zwiększenie jonów Ca²⁺ w cytoplazmie:

• Ca²⁺ + kalmodulina powodują rozkład ATP - fosforylacja meromiozyny ciężkiej - połączenie z aktyną - skurcz

• DAG pobudza fosfolipazę C - fosforylacja miozyny ciężkiej

Żucie

1. Cykl żucia składa się z następujących faz:

• faza przygotowawcza

• faza zetknięcia szczęk z kęsem pokarmowym

• faza miażdżenia pokarmu

• faza zetknięcia zębów obu szczęk

• faza rozcierania pokarmu między zębami

• końcowego centralnego zamknięcia szczęk

2. Żucie jest kontrolowane odruchowo, ośrodek żucia znajduje się w tworze siatkowatym

3. Receptory odruchu żucia znajdują się w błonie śluzowej jamy ustnej i w mięśniach:

• droga dośrodkowa n. V, IX, X

• droga odśrodkowa: nn. V, VII, IX, XII

4. W jamie ustnej i żołądku (przed wydzieleniem HCl) ulega strawieniu 40 - 60% skrobi z pokarmu

Połykanie

1. Fazy:

• ustna - charakter dowolny

• gardłowa - charakter odruchowy

• przełykowa - charakter odruchowy

2. Faza ustna

• przesunięcie kęsa z jamy ustnej do gardła, zamknięcie wszystkich trzech dróg odchodzących od gardła

• trwa 0,3 sekundy

• pod kontrolą okolic ruchowych kory mózgowej

3. Faza gardłowa:

• pokarm przesuwa się przez gardło dzięki skurczom okrężnych mm. gardła (zwieraczy górnych, środkowych, dolnych) i równoczesnemu rozluźnieniu zwieracza gardłowo-przełykowego

• trwa ok. 1,5 s

• krtań przesuwa się ku dołowi - drogi oddechowe są udrożnione

4. Faza przełykowa:

• impulsy aferentne biegną w nn. V, IX, X do ośrodka połykania

• impulsy eferentne przez nn. V, VII, IX, X i XII

5. Funkcjonalny podział przełyku:

• cz. górna = UES (poniżej górnego zwieracza przełyku), unerwiona przez gałązki somatyczne n. X

• cz. środkowa - trzon przełyku; unerwiona przez gałązki autonomiczne n. X

• cz. dolna = LES (zwieracz przełyku); unerwiona przez gałązki autonomiczne n. X

6. Ciśnienie:

• w stanie spoczynku trzon: 0,5 - 1,0 kPa poniżej ciśnienia atmosferycznego; dolny zwieracz przełyku: 1-2 kPa powyżej ciśnienia atmosferycznego

• połykanie: chwilowy spadek ciśnienia w górnym zwieraczu przełyku -- przejście pokarmu - chwilowy wzrost i zmniejszenie do wartości spoczynkowej

• rozpoczyna się fala perystaltyczna wywołująca charakterystyczne zmiany w ciśnieniu trzonu przełyku, zwane zespołem połykania; fala perystaltyczna przesuwa się z prędkością 2-4 cm/s

• spadek ciśnienia w dolnym zwieraczu utrzymuje się przez 5-10 s po przejściu fali perystaltycznej wzrasta do 2-3 kPa, po kolejnych 5-10 s wraca do wartości spoczynkowej - zapobiega to refluksowi treści pokarmowej do przełyku

7. Perystaltyka przełyku:

• pierwotna - kontynuacja fali perystaltycznej gardła, rozpoczyna się poniżej górnego zwieracza przełyku

• wtórna - rozpoczyna się na dowolnej wysokości przełyku i nie jest poprzedzana skurczami w gardle, jest następstwem zatrzymania się resztek pokarmowych w przełyku po przejściu perystaltyki pierwotnej

8. Płyn do żołądka dociera po ok. 1 s, natomiast kęs po 5 s

9. Refluks występuje gdy jest zwiększone ciśnienie śródbrzuszne, po spożyciu zbyt obfitych posiłków, u ludzi otyłych, w czasie ciąży, w zaburzeniach motorycznych przełyku

Motoryka żołądka

1. aktywność skurczowa żołądka:

• cz. początkowa to rezerwuar dla spożywanych płynów i pokarmów (1,5 - 6 l)

• cz. dalsza - mieszanie pokarmów z sokiem żołądkowym i przesuwanie do dwunastnicy

• stopniowe rozluźnienie części początkowej jest wywołane odruchem wago-wagalnym (z gałązkami hamującymi n.X), neurotransmitery: VIP i NO

• wyraźne skurcze rozpoczynają się w ½ długości trzonu od strefy „rozrusznikowej” żołądka i przesuwają się w postaci fali z szybkością 1 cm/s

• fale skurczu żołądka:

• fala I i II - rytmiczne okrężne skurcze 2-4/min; czas trwania 2-20 s

• fala III - skurcze toniczne, obejmują szerszy segment żołądka; czas trwania ok. 1 min

• pokarm jest wielokrotnie przesuwany tam (propulsja) i z powrotem (retropulsja), ulega dokładnemu rozdrobnieniu i wymieszaniu z sokiem żołądkowym

2. aktywność elektryczna żołądka:

• typy aktywności elektrycznej żołądka: BER i potencjały czynnościowe

• BER zaczyna się w okolicy krzywizny większej (okolica „rozrusznikowa” żołądka)

• Potencjały czynnościowe powstają pod wpływem rozciągania żołądka, pobudzenia ukł. PS+, działania neuromediatorów np. ACh lub hormonów żołądkowo-jeltowych np. gastryny, motyliny

3. Opróżnianie żołądka

• najszybciej płyny izotoniczne > hipo- i hipertoniczne

• tłuszcze i węglowodany zwalniają opróżnianie

• z pokarmów stałych najszybciej opróżnia się żołądek z białek

• „jednostka motoryczna”= żołądek, zwieracz odźwiernika, dwunastnica

• w dwunastnicy znajdują się receptory wrażliwe na działanie: H⁺, tłuszczu, roztworów hiperosmolarnych

• mechanizmy odpowiedzialne za zwolnienie opróżniania żołądka pod wpływem H⁺, tłuszczu, roztworów hiperosmolarnych obejmują:

• odruchy nerwowe (nn. Autonomiczne - X)

• odruchy śródścienne (ośrodki w splotach śródściennych)

• hormony żołądkowo-jelitowe:

CCK - hamuje opróżnianie; jest uwalniana przez produkty hydrolizy tłuszczów, białek; receptory CCK_A są blokowane przez loksiglumid

Gastryna, glukagon i GIP hamują opróżnianie, ale tylko w dawkach farmakologicznych

Motoryka jelita cienkiego

1. unerwienie:

• zewnętrzne - nn. autonomiczne - przedzwojowe gałązki n. X i nn. S+, pozazwojowe - włókna PS+ i S+ ze splotu trzewnego i krezkowego górnego

• wewnętrzne - sploty śródścienne (ich neurony tworzą układ nerwowy jelitowy = ENS, zwany „mózgiem jelitowym”)

• włókna cholinergiczne, adrenergiczne, peptydergiczne, purynergiczne i nitroergiczne uwalniają: VIP, somatostatynę, opioidy, substancję P, ATP, NO

2. Aktywność skurczowa jelita cienkiego

• rodzaje skurczów:

• odcinkowe = segmentowe = niepropulsywne; mieszają dokładnie miazgę pokarmową z sokami trawiennymi ułatwiając proces trawienia i wchłaniania

• perystaltyczne = robaczkowe = propulsywne; powstają na zasadzie miejscowego odruchu obejmującego śródścienne sploty jelitowe

• prawo jelit Bayliss'a i Starlinga: „pobudzenie jelita w jakimś punkcie wywołuje skurcz powyżej i rozkurcz poniżej”

• prędkość fali perystaltycznej: 2 cm/s niekiedy do 10-20 cm/s

• w czasie fali p ciśnienie podnosi się do 0,5 - 1,5 kPa przez 10 s - 8 min. (fale typu III) [patrz żołądek]

• ruchy błony śluzowej mogą być skojarzone ze skurczami kosmków jelitowych zachodzących pod wpływem gastryny, CCK i wilikininy

3. Aktywność elektryczna jelita cienkiego

• opuszka dwunastnicy wykazuje najwyższą częstość fal BER i stanowi strefę „rozrusznikową” dla pozostałej części dwunastnicy i jelita cienkiego

• błona mięśniowa jelita wytwarza także potencjały czynnościowe, pojawiające się w fazie depolaryzacji cyklu BER i nakładające się na nie jako nagle zmiany potencjału błonowego

• MMC - wędrujący kompleks mioelektryczny występujący w okresie międzytrawiennym, faza III odpowiada fali perystaltycznej

• Występuje aktywność pokarmowa - po jedzeniu zanikają MMC i pojawiają się nieregularne potencjały i skurcze jelitowe wywołane gastryną i CCK

Zwieracz krętniczo-kątniczy

1. Podczas skurczu panuje ciśnienie 2 kPa

2. Zapobiega zarzucania zawartości jelita grubego do krętego

3. Odruch żołądkowo - krętniczy powoduje rozkurcz tego zwieracza

4. Rozciąganie jelita grubego (kątnicy) powoduje skurcz zwieracza krętniczo - kątniczego

5. Gastryna rozluźnia zwieracz

Motoryka jelita grubego

1. Unerwienie:

• zewnętrzne - nn. autonomiczne, przewodzą odruchy żołądkowo-okrężniczy i jelitowo-jelitowy

• sploty śródścienne - neurony ruchowe (mm. gładkie) i czuciowe

• nn. X. - okrężnica wstępująca + prawa ½ okrężnicy poprzecznej, resztę nn. miedniczne

• nn. S+ początkowego odcinka jelita grubego ze zwoju krezkowego górnego, a końcowego odcinka ze splotu podbrzusznego dolnego

2. aktywność skurczowa i elektryczna jelita grubego

• rodzaje skurczów:

• odcinkowe - jednocześnie w wielu różnych odcinkach okrężnicy, trwają 2 min., nie przesuwają się wzdłuż jelita

• propulsywne - obejmują krótkie segmenty jelita (jelito ślepe i okrężnica wstępująca)

• perystaltyczne - brak „rozluźnienia przyjęcia”, prędkość fali 20 cm/min

• masowe - kilka razy dziennie, występuje nagły zanik wypukleń okrężnicy poprzecznej i zstępującej, obejmują cały segment o długości 20 - 30 cm, przesuwanie zwartości jelita w ciągu 30 s nasilają się po spożyciu pokarmu i w godzinach rannych (odruch żołądkowo-okrężniczy)

• po jedzeniu w wyniku odruchów żołądkowo-kątniczego, żołądkowo-okrężniczego lub dwunastniczo-okrężniczego oraz pod wpływem homonów gastryny, CCK i motyliny wzrasta motoryka, występują skurcze wielosegmentowe perystaltyczne, a na koniec masowe

• błona mięśniowa okrężnicy wykazuje BER i potencjały czynnościowe

• BER na początku okrężnicy: 2-3 cykle/min; w końcowej części jelita grubego: 6-9 cykli/min

• Potencjały czynnościowe występują na skutek rozciągania jelita, pobudzenia układ PS+ oraz hormonów: gastryny, CCK, motyliny

• Gastryna, CCK, motylina i ACh pobudzają skurcze, natomiast sekretyna i NA hamują

Motoryczne mechanizmy odbytniczo - okrężnicze

1. Uczucie „parcia na stolec” pod wpływem podrażnienia mechanoreceptorów ściany

2. Podczas aktu defekacji hamowany jest ośrodek oddawania kału w rdzeniu krzyżowym, prowadzi to do skurczu zwieraczy odbytu i rozkurczu odbytnicy

3. Odruch defekacyjny składa się z:

• odruchu śródściennego - wzrost skurczów perystaltycznych okrężnicy zstępującej, esowatej i odbytnicy

• odruchu rdzeniowego - droga dośrodkowa to nn. miedniczne; zwiększenie perystaltyki i ruchów masowych

• podczas defekacji występuje dodatkowo odruchowy skurcz mm. tłoczni brzusznej, przepony i przepony miednicy

• Trawienie i wchłanianie w przewodzie pokarmowym węglowodanów, tłuszczy i białek.

Podstawy strukturalne wchłaniania:

1. Fałdy okrężne powodują 3-krotny wzrost powierzchni błony śluzowej, kosmki - 10-krotny, mikrokosmki - 20-krotny; całkowita powierzchnia jelita wynosi 300 m²

2. Brzeżek szczoteczkowy odgrywa ważną rolę w procesach trawienia przyściennego (kontaktowego)

Procesy transportu jelitowego:

1. Wyróżniamy transport bierny i czynny:

• bierna dyfuzja odbywająca się zgodnie z gradientem chemicznym i elektrycznym -przechodzą substancje drobnocząsteczkowe wraz z wodą i wielkocząsteczkowe rozpuszczalne w lipidach (kwasy tłuszczowe, monoacyloglicerole, cholesteroli, wit. A,D,E,K)

• w jelicie czczym jony Na⁺ przechodzą na drodze transportu czynnego i biernego, natomiast w jelicie krętym tylko na drodze transportu czynnego

• dyfuzja ułatwiona

• wtórny transport aktywny

• pinocytoza - u noworodków immunoglobuliny i przeciwciała z mleka matki

Trawienie i wchłanianie węglowodanów

1. W diecie przeciętnie znajduje się ok. 300-500 g czyli ok. 6000 kJ co stanowi 60-70 % pokrycia kalorycznego

2. Głównym węglowodanem jest skrobia (20%-amyloza i 80% - amylopektyna) zbudowana z reszt glukozy; inne to sacharoza, laktoza, fruktoza, pentozy

3. Trawienie następuje pod wpływem ptialiny (pH=7) w jamie ustnej aż do pH=4, jej brak nie zakłóca trawienia skrobi

• W jamie ustnej i żołądku ulega strawieniu 30-40% skrobi

• W jelitach trawienie następuje pod wpływem α-amylazy trzustkowej i na powierzchni brzeżka szczoteczkowego

• Trawienie oligosacharydów pod wpływem maltazy, izomaltazy, sacharazy i laktazy (w warstwie glikokaliksu)

• W przeciętnej diecie 60% to skrobia, 30% sacharoza i 10% to laktoza; po strawieniu powstają: 80% to glukoza, 1% to fruktoza i 5% to galaktoza

• Na wiązanie 1,4β działają tylko bakterie jelitowe

• Niestrawione węglowodany zwiększają osmolarność powodując biegunki

• Niestrawność lakozy - nietolerancja mleka i jego przetworów; badanie: doustne podanie laktozy i gdy nie ma wzrostu stężenia glukozy świadczy to o braku laktazy

4. Wchłanianie glukozy, galaktozy i fruktozy następuje w dwunastnicy i górnym odcinku jelita czczego pod wpływem transporterów i na drodze dyfuzji ułatwionej

• glukoza i galaktoza na drodze transportu czynnego, dzięki transporterom SGLT₁ i SGLT₂ (przenoszą one cukry o 6 atomach węgla, z pierścieniem piranozowym, grupą aldehydową przy pierwszym węglu i grupą hydroksylową przy węglu drugim, potrzebne jony Na⁺)

• z enterocytów glukoza jest przenoszona przez transporter GLUT2 do płynu zewnątrzkomórkowego i krwi (zgodnie z gradientem),a sód przez pompę Na-K

• wchłanianie glukozy następuje nawet przeciwko gradientowi stężeń (transport aktywny wspomagany)

• fruktoza - przez transporter GLUT5 (transport ułatwiony)

5. Regulacja wchłaniania:

• ukł. PS+ wzmaga wchłanianie przez zwiększenie perystaltyki jelit, wchłanianie pobudza także insulina(ale nie w jelitach) i glikokortykosteroidy

• ukł. S+ hamuje wchłanianie przez zmniejszenie perystaltyki jelit i zmniejszenie przepływu trzewnego krwi, wchłanianie hamuje także gastryna, sekretyna i prostaglandyny

Pobudzajaco na wchłanianie	Hamujaco na wchłanianie
PS+ Insulina (nie w jelitach) Glikokortykosteroidy	S+ Gastryna Sekretyna prostaglanyny

Trawienie i wchłanianie białek

1. dzienne zapotrzebowanie na białko wynosi 0,5-0,75 g/kg masy ciała

• w okresie wzrostu, ciąży i rekonwalescencji 4g/kg mc

2. Trawienie: proteazy żołądkowe, trzustkowe, jelitowe; proces kończy się na początku jelita czczego

• trawieniu żołądkowemu nie ulegają protaminy i keratyna

• kwaśny sok żołądkowy powoduje denaturację i pęcznienie białek ciężkostrawnych jak skleroproteina, kolagen, elastyna, keratyna

• proteazy trzustkowe są białkami i trawi się nawzajem

• produkty hydrolizy białka są wchłaniane w jelicie jako wolne aminokwasy oraz składowe małych peptydów (di- i tripeptydów)

• transportery dla wolnych aminokwasów i oligopeptydów są różne

3. Wchłanianie aminokwasów i oligopeptydów do enterocytów zachodzi na drodze transportu czynnego przeciwko gradientowi chemicznemu, ulegają nagromadzeniu w enterocytach, następnie na drodze dyfuzji ułatwionej przechodzą do płynu zewnątrzkomórkowego i do krwi

• AA muszą być L-izomerami

• Transportery w enterocytach:

• Dla AA obojętnych (Met, Ile, Val, Phe, Trp, Tre) wymagana obecnośc Na⁺

• Dla AA zasadowych (Lys, Arg, ornityna, cystyna) częściowo hamowane przez AA obojętne

• Dla Pro, hydroksyproliny, pochodnych metylowych glicyny, wymagana obecność Na⁺

• Dla AA kwaśnych (Glu, Asp), niezależny od Na⁺

• Dla di- i tripeptydów

• trawienie i wchłanianie białka rzadko ulega zaburzeniu

• 10 % białka jest wydalane z kałem, a w przypadku braku enzymów trzustkowych 85%

• zapalenie trzustki lub zwłóknienie torbielowate trzustki powoduje zmniejszenie ilości enzymów

• przy braku trypsyny inne proenzymy nie ulegają aktywacji

• cystynutria - zaburzenie wchłaniania jelitowego lub zwrotnej resorpcji z kanalików nerkowych cystyny, Lys, Arg i ornityny

Trawienie i wchłanianie tłuszczów

1. w przeciętnej diecie występuje 15-150 g/dzień czyli 10-50% dziennego zapotrzebowania energetycznego (ale prawidłowo nie powinien przekraczać 25-30%)

2. główna postać to tłuszcze obojętne, fosfolipidy, cholesterol i jego estry

3. w pokarmie najczęściej występują:

• C-18 stearynowy (nasycony)

• C-16 palmitynowy (nasycony)

• C-18 oleinowy (nienasycony)

• C-18 linolenowy (nienasycony)

• Kwasy tłuszczowe krótkołańcuchowe w mleku i maśle

• Średniołańcuchowych (C10-C14) prawie nie ma

4. Proces trawienia i wchłaniania odbywa się głównie w dwunastnicy i początkowym odcinku jelita czczego

5. W kale wydalane do 6g/dzień (głównie złuszczone komórki nabłonka jelitowego i bakterii jelitowych)

6. Przed strawieniem występuje emulsyfikacja (w żołądku i jelicie - sole żółciowe, lecytyny, kwasy tłuszczowe, monoacyloglicerole) i rozdrobnienie

• Pod wpływem lipazy trzustkowej i enzymówlipolitycznych następuje zamiana tłuszczów nierozpuszczalnych w wodzie na rozpuszczalne w micelach żółciowych i łatwo przyswajalne w jelitach

• TAG mleka ulegają hydrolizie w żołądku pod wpływem lipazy językowej (ze ślinianek) i żołądkowej

• Lipaza trzustkowa działa w pH=8 w pozycji 1 i 3 glicerolu

• Sole żółciowe zmniejszają aktywność lipazy, natomiast kolipaza (ztrzustki) zwiększa aktywność lipazy

• Kompleks lipaza-kolipaa działa w pH=6 i nie podlega strawieniu przez proteazy trzustkowe

• W procesie trawienia niezbędne są tez HCO₃^- (wpływ na pH) i sole żółciowe (micele)

7. Wchłanianie

• wnikanie produktów trawienia do enteocytów na drodze dyfuzji

• w enterocytach następuje resynteza TAG i tworzenie chylomikronów, następnie chylomikrony sa uwalniane do naczyń limfatycznych i dochodza do krwi

• chylomikrony sa największymi lipiproteinami przenoszącymi tłuszcze; skład: 90% TAG, 5-9% fosfolipidy, 0,5-1% białka, 0,7-1,5% cholesterol i jego estry, 1-7% wolne kwasy tłuszczowe

• na czczo w jelicie powstają VLDLi HDL, a wątroba produkuje LDL (z rozpadu VLDL)

• po pokarmie wysokotłuszczowym tworzą się chylomikony nadające chłonce mleczne zabarwienie

• zaburzenia - upośledzone trawienie i/lub wchłanianie:

• trawienie - brak lipazy trzustkowej lub soli żółciowych

• biegunka tłuszczowa - niewydolność zewnątrzwydzielnicza trzustki

• brak soli żółciowych - zaburzenia krążenia jelitowo-wątrobowego (np.: przetoka żółciowa) lub zmiana ich właściwości fizyko-chemicznych (dekoniugacja bakteryjna)

Wchłanianie cholesterolu i witamin rozpuszczalnych w tłuszczach

1. zwykła dieta zawiera 0,5-1,0 g/dzień

2. źródło: żółtka jaj

3. wchłanianie zachodzi w górnym odcinku jelita cienkiego

4. cholesterol jest nierozpuszczalny w wodzie, znajduje się w micelach mieszanych

5. z jelit wchłania się jako wolny cholesterol do enterocytów, łączy się z kwasami tłuszczowymi i tworzy cholesterol endogenny

6. ok. 70% przechodzi do limfy i dalej do krwi, a 30% dochodzi do wątroby przez krążenie wrotne

7. do wchłaniania i utrzymania cholesterolu w roztworze żółci niezbędne są sole żółciowe

witaminy A,D,E,K transportowane są w micelach.

• Skład i rola soków ( śliny, soku żołądkowego, trzustkowego i jelitowego).

Ślina

1. Jest wytwarzana przez ślinianki i gruczoły rozsiane w błonie śluzowej jamy ustnej

2. Działanie:

• ochronne - rozpuszczanie i wypłukiwanie z jamy ustnej resztek pokarmowych, buforowanie drażniących substancji pokarmowych, działa bakteriobójczo, nawilża jamę ustną i narząd żucia i mowy, protekcja i regeneracja błony śluzowej

• trawienne - zlepianie cząstek pokarmowych w kęs, wypłukiwanie cząstek pokarmowych z powierzchni języka, trawienie skrobi pod wpływem ptialiny

3. Objętość i skład śliny:

• 0,33-0,5 ml/min - 1,5-2,3 ml/min - 5,0 ml/min

• dobowo 1-2 l

• w spoczynku 60% śliny pochodzi ze ślinianki podżuchwowej, 26% z przyusznej, 5% z podjęzykowej

• podczas jedzenia: 50% z podżuchwowej, 35% z przyusznic

• skład:

• 99% to woda

• 1% to składniki nieorganiczne: Na⁺, K⁺, Ca⁺⁺, Cl^-, HCO₃^- i składniki organiczne: białko, mucyny

• objętość śliny i zawartość składników nieorganicznych (Na⁺, Cl^-, HCO₃^- ) rośnie w miarę zwiększania siły bodźca wydzielniczego

• pH=5-6, przy wydzielaniu max. pH=7-8

• gruczoły ślinowe wychwytują, magazynują i wydzielają jodki

• w skład wchodzą również związki wielkocząsteczkowe jak enzymy, białka osocza, mucyny, substancje grupowe krwi, lizozym, kalikreina, EGF

• amylaza ślinowa = ptialina ma optimum przy pH=6,9, działa na wiązania α-1,4-glikozydowe skrobi

• mucyny: mukopolisacharydy i mukoproteiny

• wydzielanie substancji grup A, B, H jest uwarunkowane genetycznie, nie zależy od grupy krwi

• mechanizmy wydzielania śliny

• wydzielanie zależy od aktywności receptorów błon komórkowych i nagromadzenia cyklicznych nukleotydów w komórkach wydzielniczych

• PS+ : ACh - receptory M—pobudza cyklazę guanylową i powoduje wzrost stężenia cGMP; powoduje wydzielanie śliny wodnistej, wzmożony metabolizm ślinianek, rozszerzenie naczyń ślinianek, zwiększenie przepływu krwi, skurcz komórek mioepitelialnych; długotrwałe pobudzenie układ PS+ powoduje przerost gruczołu

• S+: A, NA, dopamina - receptory β - pobudzają cyklazę adenylanową i powodują wzrost stężenia cAMP; powoduje zmiany w układzie elektrolitowym śliny, zwiększa metabolizm ślinianek, skurcz komórek mioepitelialnych, zmiany w przepływie krwi

• Koncepcja Ludwiga - ślina nie jest zwykłym przesączem lecz jest czynnie wydzielana

• Prawo Heidenheina: ze wzrostem siły pobudzenia zwiększa się objętość wydzielanej śliny i zawartych w niej soli nieorganicznych

• Thaysen - dwustopniowe wydzielanie śliny: najpierw komórki pęcherzykowe wydzielają ślinie pierwotną o stężeniu Na⁺ = Na⁺ w osoczu, a stężenie K⁺ jest przybliżone do takiego stężenia, jakie występuje w ślinie ostatecznej, następnie ślina pierwotna przechodzi przez układ kanalików ślinowych, następuje zmiana składu elektrolitowego (słabe wydzielanie: Na⁺ ulega resorpcji, silne wydzielania: zwiększone wydalanie Na⁺)

Wydzielanie żołądkowe

1. komórki okładzinowe wydzielają HCl, wodę i czynnik wiążący wit. B₁₂ (wydzielina okładzinowa)

2. komórki główne wydzielają pepsynogen, płyn o składzie zbliżonym do płynu pozakomórkowego (wydzielina nieokładzinowa)

3. komórki śluzowe wydzielają śluz o charakterze żelu

4. błonie śluzowej żołądka znajdują się komórki wewnątrzwydzielnicze należące do serii APUD:

• EC₁, EC₂ wydzielają serotoninę i motylinę

• Komórki D wydzielają somatostatynę

• Inne komórki wydzielają substancję P, VIP, GRP, enkefalinę

• Komórki tuczne (ECL), spichrzające i uwalniające histaminę pod wpływem gastryny

• Komórki G wytwarzają, spichrzają i uwalniają gastrynę

5. Skład i wydzielanie soku żołądkowego:

• sok żołądkowy to mieszanina kwaśnej wydzieliny okładzinowej i alkalicznej nieokładzinowej (ich wzajemne proporcje są różne)

• hipoteza dwóch komponent:

• komórki okładzinowe wydzielają H⁺ w stałym stężeniu 170 mmol, ale o zmiennej objętości zależnej od stopnia pobudzenia wydzielniczego

• wydzielina nieokładzinowa ma stałą objętość i względnie stały skład, jej wydzielanie nie zależy od pobudzenia

• cechą charakterystyczną soku żołądkowego jest bardzo wysokie stężenie H⁺

• proces wydzielania:

• wytwarzanie H⁺

• aktywny transport H⁺ przez błonę pokrywającą kanaliki wewnątrzkomórkowe, ATP-aza zależna jest od H⁺ i K, występuje tylko w komórkach okładzinowych (na zasadzie antyportu lub pompy protonowej), jest blokowana przez omeprazol powodujący bezkwas (achlorhydria)

• przemiana kwasów tłuszczowych i glukozy dostarcza H⁺, ATP, CO₂ i OH^-, które są ważne w okresie wydzielania

• w mechanizmach śródkomórkowych wydzielania HCl przez komórki okładzinowe biorą udział receptory:

• histaminowy H₂, który pobudza przez białko Gs cyklazę adenylanową, powoduje to wzrost stężenia cAMP; blokowany przez cimetydynę i ranitydynę

• acetylocholinowy M i gastrynowy, powodują wzrost stężenia Ca⁺ w komórkach okładzinowych ; receptor M jest blokowany przez atropinę, zaś receptor gastrynowy przez proglumid

• jony Cl^- (170 mmol/l) są wydzielane przez pompę chlorkową sprzężoną z pompą protonową; w spoczynku Cl^- > H⁺, jest to zależne od różnicy potencjałów transśluzówkowego zwanej PD (różnica potencjału)

• PD ulega spadkowi po aspirynie lub etanolu

6. Wydzielanie pepsyny:

• wydzielana jest pod postacią nieczynnych ziarnistości (zymogenów) zwanych pepsynogenami (z komórek głównych i śluzowych gruczołów właściwych - pepsynogeny gr. I oraz z komórek śluzowych nabłonka pokrywającego antrum i dwunastnicę- pepsynogeny gr. II; różnią się optimum pH, aktywnością i siłą trawienną)

• cykl odnowy ziarnistości trwa ok. 6 h

• w obecności kwasu (pH<5) pepsynogeny przechodzą w pepsynę

• bodźce pobudzające wydzielanie pepsynogenów:

• faza głodowa (rzekome karmienie i hipoglikemia insulinowa)

• obecność pokarmu w żołądku

• pobudzenie cholinergiczne (rozciąganie żołądka)

• zakwaszenie błony śluzowej

• sekretyna w dwunastnicy

• uszkodzenie bariery śluzówkowej pobudza wydzielanie pepsyn

• błona śluzowa pokryta jest śluzem, który jest wydzielany pod wpływem drażnienia błony śluzowej, ma działanie ochronne i składa się ze związków wielkocząsteczkowych (glikoproteiny, białka, mukopolisacharydy), mukoproteiny, ma właściwości zlepne i poślizgowe

• 78% ludzi wydziela w soku żołądkowym substancje grupowe A, B, H

• wydzielany jest także czynnik wewnętrzny IF, który wiąże wit. B₁₂, jest on wydzielany pod wpływem gastryny, histaminy, insuliny; kompleks IF-B₁₂ nie podlega trawieniu peptycznemu, natomiast spadek stężenia IF prowadzi do niedokrwistości złośliwej

7. gastryna, Ach, histamina, Ca²⁺ (patrz pytanie HORMONY PRZEWODU POKARMOWEGO)

8. pobudzenie wydzielania żołądkowego HCl:

• piwo, czerwone wino, kawa pobudzają wydzielanie HCl (przez pobudzenie wydzielania gastryny)

• wydzielanie HCl jest proporcjonalne do liczby komórek okładzinowych

• podstawowe wydzielanie trawienne jest to wydzielanie żołądkowe okresu międzytrawiennego i jest wynikiem uwalniania Ach z nerwów i histaminy z komórek tucznych

• fazy:

• głowowa (20% wydzielania) - pobudzenie żołądka przez bodźce pokarmowe działające na receptory w pobliżu głowy; odruchy pokarmowe warunkowe i bezwarunkowe mogą być wywołane rzekomym karmieniem, pobudzeniem wagalnym (hipoglikemia insulinowa, cytoglikopenia); występuje po 5-7 minutach i trwa 2-3 h, cechuje ja wysokie stężenie HCl i pepsyny

pobudzenie ośrodków korowych i podkorowych (podwzgórze, układ limbiczny), które pobudzają nn. X, te uwalniają ACh i następuje pobudzenie żołądkowych gruczołów właściwych (HCl, pepsyna) i komórek G

w tej fazie uwalnianie gastryny ma charakter niecholinergiczny (atropina i przecięcie nn. X nie hamuje, ale samo wydzielanie H⁺ działa hamująco); następuje rozkurcz żołądka i jelit oraz wzrost sekrecji trzustkowej

• żołądkowa: występuje gdy pokarm dochodzi do żołądka, trwa przez 3-5 h, cechuje ją obfite wydzielanie soku żołądkowego i H⁺ oraz gastryny, najsilniejszym bodźcem jest pokarm białkowy 9pobudza uwalnianie gastryny), rozciąganie części odźwiernikowej i trzonu żołądka, co prowadzi do stymulacji komórek G, tak samo działa neutralizacja błony śluzowej części odźwiernikowej, działanie chemiczne swoistych substancji pokarmowych oraz wydzielanie GRP

• jelitowa: gdy pokarm dostaje się do dwunastnicy i jelita cienkiego, odruchy krótkie (śródścienne) i długie (wago-wagalne), pobudza wydzielanie żołądkowe i komórki G w jelicie, GRP i enterooksyntyna pobudzają gruczoły właściwe, histamina jest „końcowym chemostymulatorem”

Wydzielanie trzustkowe

1. skład soku trzustkowego:

• wodny roztwór elektrolitów o dużym stężeniu HCO₃^- (wydzielina wodno-alkaliczna) z komórek śródpęcherzykowych i enzymów trawiących podstawowe składniki pokarmowe (białka tłuszcze, cukry) z komóek pęcherzykowych

• aniony: HCO₃^- (o stężeniu 25-170 mmol/l, ich stężenie rośnie proporcjonalnie do wzrostu objętości soku), Cl^- 9stężenie zależy odwrotnie proporcjonalnie do stężenia HCO₃^- ), suma stężeń Cl^- i HCO₃^- wynosi w przybliżeniu 170 mmol/l i jest stała

• kationy: Na⁺ i K⁺ na stałym poziomie, są podobne do stężeń występujących w osoczu

• wysokie stężenie białka (0,1 - 10 %) głównie enzymy (proenzymy lub czynne) aktywowane przez enterokinazy z błony śluzowej dwunastnicy lub pod działaniem trypsyny

• podział enzymów:

• proteolityczne: trypsyna, chymotrypsyna A i B, elastaza (endopeptydazy), karbodsypeptydaza A i B (egzopeptydazy)

• lipolityczne:

• lipaza w formie czynnej hydrolizuje wiązania estrowe TAG (powstają kwasy tłuszczowe, monoacyloglicerole, glicerol), wymaga współdziałania soli żółciowych

• fosfolipaza - występuje w formie czynnej i nieaktywnej, fosfolipaza A = lecytynaza odszczepia resztę kwasu tłuszczowego w pozycji 2 (powstaje lizolecytyna, ma właściwości detergencyjne, uczestniczy w tworzeniu miceli rozpuszczających produkty lipolityczne); fosfolipaza B odszczepia drugą resztę kwasu tluszczowego i z lizolecytyny powstaje glicerofosforan choliny

• esterazy - rozszczepiają estry karboksylowe (cholesterolu, wit. A, D, E, K, monoacyloglicerole), wymagają soli żółciowych; esterazy glikolityczne to np. α-amylaza 9czynna), hydrolizuje wewnętrzne wiązania α-1,4-glikozydowe skrobi, powstaje maltoza, maltotrioza, α-dekstryny

• nukleaza hydrolizuje wiązania estrowe kwasów nukleinowych, powstają oligo- i mononukleotydy

• wydzielany w ilości 1-4 l/dobę, pH=8,0 - 8,3

2. Mechanizm wydzielania elektrolitów:

• model „anhydrazy węglanowej)

• model „wymiany dyfuzyjnej” - czynny transport Na⁺ i K⁺

• cechą wydzielania trzustkowego pobudzanego sekretyną jest zwiększenie objętości soku trzustkowego i stężenia HCO₃^- z jednoczesnym obniżeniem stężenia Cl^-

• koncepcja dwuskładnikowa Hollandera:

• komponenta o dużej objętości i wysokim stężeniu HCO₃^- produkowanych przez komórki śródpęcherzykowe i pęcherzykowe

• komponenta o małej objętości, zawierająca Na⁺, Cl^- i enzymy wytwarzane przez komórki pęcherzykowe

3. Mechanizmy wydzielania enzymów:

• procesy wytwarzania, gromadzenia i wydzielania prekursorów enzymów trawiennych przez komórki pęcherzykowe są pobudzane przez hormony (CCK, gastryna), neuromediatory (ACh, GRP); procesy te tworzą cykl wydzielniczy

• produkcja enzymów:

• synteza enzymów w polisomach ER

• przejście ich do cystern siateczki

• przejście do aparatu Golgiego

• zagęszczenie do ziarnistości wydzielniczych i wydalanie ich do światła pęcherzyków wydzielniczych (musi zaistnieć bodziec wydzielniczy)

• pęcherzyki zbliżają się do powierzchni błony, następuje egzocytoza (musi zaistnieć bodziec wydzielniczy)

• drugie przekaźniki: cAMP, IP₃ (mobilizuje Ca²⁺ i kinazy białkowe)

• wg. Pawłowa trzustka adaptuje się do rodzaju przyjmowanych pokarmów

Wydzielanie jelitowe

1. Sok jelitowy składem przypomina płyn zewnątrzkomórkowy

2. Komórki:

• kubkowe - wytwarzają śluz

• chłonne (enterocyty) z mikrokosmkami (brzeżek szczoteczkowy), mają na swojej powierzchni enzymy trawiące (trawienie kontaktowe) oraz mają zdolność do wchłaniania składników pokarmowych

• komórki należące do serii APUD(dokrewne), są to komórki otwarte kontaktujące się ze światłem jelita

• komórki G - wydzielają gastrynę

• komórki S - wydzielają sekretynę

• komórki I - wydzielają CCK

• komórki EC₁ - wydzielają serotonię

• komórki EC₂ - wydzielają motylinę

• komórki EGL - wydzielają glukagon, glicentynę, enteroglukagon

• komórki D - wydzielają somatostatynę

• komórki H₁ - wydzielają VIP

• komórki K wydzielają GIP

• komórki N - wydzielają neurotensynę

• komórki G, S, I, K, EC - są w dwunastnicy i na początku jelita czczego

• komórki D, H, EGL - występują w całym jelicie cienkim

• komórki n występują w jelicie czczym i krętym

3. Przepływ jelitowy wzrasta (o 100-200%) podczas trawienia i wchłaniania, uczestniczą w tym sekretyna, CCK i śródścienne odruchy(ACh, VIP, GRP)

4. Unerwienie:

• zewnętrzne nn. autonomiczne (synapsy z neuronami splotów śródściennych)

5. wydzielanie gruczołów dwunastniczych:

• gruczoły dwunastnicze = Brunnera, skąpa wydzielina, śluzowata (mukoproteidy) o pH=8,2 - 9,1, zawiera enzymy trawienne czynnie wydzielane: pepsynogen II, mucyna, enterokinaza

• najsilniejszym bodźcem wydzielniczym jest pokarm - zwiększa ilość wydzieliny, ale nie skład; hormony: gastryna, sekretyna, CCK i nn. X

• rola ochronna

6. Wydzielanie jelita cienkiego

• enterokinaza, fosfataza alkaliczna i sacharaza są czynnie wydzielane, sekretyna i CCK wzmagają wydzielanie tych enzymów

• bodziec pokarmowy przez odruchy trzewne i enterokryninę

• inne bodźce: VIP, GIP, glukagon >> CCK, gastryna, PGE, zwiększają ilość soku, nie wpływają na skład

• PGI₂ hamuje wydzielanie jelita cienkiego

• Dzienne wydzielanie: 1500 ml

7. Wydzielanie jelita grubego:

• nie ma kosmków, niewiele wydzieliny śluzowej

• K⁺ [150-200mmol] > HCO₃^- [80-15 mmol] > Cl^- [60-70mmol] > Na⁺ [3-10mmol]

• bodziec: ucisk i rozciąganie jelita, drażnienie nn. X, hormony jelitowe (VIP, GIP, neurotensyna)

mineralokortykosteroidy wzmagają resorpcję Na⁺ i wydzielanie K⁺

• Regulacja czynności przewodu pokarmowego.

Neurohormonalna regulacja przyjmowania pokarmu i czynności motorniczo-wydzielniczych układu trawiennego

1. Przyjmowanie pokarmu i zasoby energetyczne są pod kontrolą autonomicznego układu nerwowego, ośrodki znajdujące się w podwzgórzu:

• sytości: jądro brzuszno-przyśrodkowe

• głodu = łaknienia: boczne części podwzgórza, znajduje się w stanie stałego pobudzenia, ego aktywność zależy od glukozy: zwiększone zużycie glukozy przez jego neurony powoduje spadek aktywności

2. Czynniki humoralne i nerwowe związane są z sygnałami z układu nerwowego jelit - ze splotu podśluzówkowego (Meissnera) i splotu warstwy mięśniowej (Auerbacha):

• CCK dział na receptory obwodowe CCK_A w zakończeniach aferentnych nn. X i na receptory ośrodkowe znajdujące się w podwzgórzu (CCK_B)

• GRP (peptyd uwalniający gastrynę) i kalcytonina zmniejsza łaknienie

• Insulina zwiększa łaknienie

3. Neuromediatory w podwzgórzu: serotonina, katecholaminy, neuropeptyd Y, substancje opiatowe, GABA

4. Sygnały metaboliczne: leptyna (uwalniana przez adipocyty tkanki tłuszczowej, hormon peptydowy)

5. Hormony jelitowe są uwalniane przez aktywację chemo- i mechanoreceptorów oraz produkty trawienia i zmiany ich pH, stymulację komórek dokrewnych serii APUD

Regulacja wydzielania śliny:

1. układ autonomiczny, szczególnie PS+; ślinianki unerwione przez włókna cholinergiczne i peptydergiczne (ACh, VIP i substancja P) działają pobudzająco i rozszerzają naczynia krwionośne; hydrolizę ACh blokuje fizostygmina zaś atropina blokuje receptor M

2. włókna S+ za pośrednictwem splotów okołonaczyniowych uwalniają NA i dopaminę (receptory α i β) oraz neuropeptyd Y - zmniejsza się ilość wydzielanej śliny, obfituje w niej białko, K⁺ i HCO₃^-

3. pod wpływem pokarmu wydzielanie śliny jest odruchem bezwarunkowym, natomiast widok, zapach lub samo wyobrażenie smacznego pokarmu jest odruchem warunkowym

4. hormony przysadki, tarczycy i nadnerczy modyfikują wydzielanie śliny:

• hormon wzrostu, tyroksyna i kortyzol pobudzają wydzielanie śliny

• aldosteron hamuje wydzielanie Na⁺, wzmaga sekrecję K⁺

Regulacja perystaltyki przełyku:

1. Transmitery neuronów śródściennych wywołujące skurcz okrężny to Ach i substancja P

2. Transmitery neuronów śródściennych wywołujące rozkurcz to NO i VIP

Mechanizmy zamykające zwieracz wpustu:

1. toniczny skurcz dolnego zwieracza przełyku

2. mechanizm zastawkowy pomiędzy przełykiem a żołądkiem (kąt Hissa)

3. ucisk przełyku przez odnogi przepony

4. bierny ucisk ciśnienia śródbrzusznego na dolny, przeponowy odcinek przełyku

5. spoczynkowe napięcie zwieracza pochodzenia miogennego nie zależy od hormonów i nerwów

• napięcie to modyfikują: nn. autonomiczne, transmitery i enterohormony

• nn. X poprzez włókna pozazwojowe NANC uwalniające VIP, substancję P, NO, ATP warunkują rozkurcz, przez Ach (receptory M) warunkują skurcz

• nn. S+ wzmagają skurcze przez NA i receptory α

6. Hormony żołądkowo-jelitowe:

• skurcze wzmagają: gastryna, motylina, PP (polipeptyd trzustkowy)

• skurcze hamują: sekretyna, CCK, glukagon, progesteron

7. Zaburzenia motoryczne: rozlany skurcz przełyku, nadmierny skurcz dolnego zwieracza (achlazja), przepuklina rozworu przełykowego przepony

Regulacja motoryki żołądkowej:

1. autonomiczne nn. zewnętrzne i neurony splotu warstwy mięśniowej żołądka

2. wewnątrzpochodna aktywność skurczowa mm. żołądka

3. czynniki humoralne i hormonalne

• gastryna i motylina - wzmagają częstość i siłę skurczów żołądka

• CCK hamuje opróżnianie żołądka

• Sekretyna, glukagon, VIP hamują potencjały czynnościowe oraz skurcze trzonu i antrum żołądka

4. nn. X. odruch wagalno-wagalny: rozkurcz części proksymalnej żołądka przy połykaniu kolejnych porcji pokarmu jest wynikiem odruchu hamującego z VIP i NO, gdy ubywa pokarmu - odruch pobudzający z Ach (receptory M) - skurcz części proksymalnej żołądka

Czynniki neurohormonalne pobudzające wydzielanie żołądka:

1. podwójna kontrola:nn. X i gastryna - warunkują optymalne pobudzenie

2. wydzielanie żołądkowe jest hamowane przez: histaminę, gastrynę, ACh i Ca²⁺

3. wydzielanie żołądkowe jest pobudzane przez alkohol, piwo, kawę i produkty trawienia białek

Regulacja aktywności motorycznej jelit:

1. na regulację wpływ mają zewnętrzne nn. autonomiczne, śródścienne sploty autonomiczne i hormony żołądkowo-jelitowe

2. bodźcem dla perystaltyki odruchowej jest zadrażnienie mechanoreceptorów w błonie śluzowej (przez rozciągnięcie)

• z receptorów neurony dwubiegunowe splotu Meissnera do neuronów splotu Auerbacha - skurcz

• blokada: środki znieczulające receptory (kokaina), porażające zwoje (heksametonium) oraz zakończenia cholinergiczne (atropina) oraz duże dawki nikotyny

• substancja P i motylina pobudzają aktywność motoryczną jelita

• serotonina pobudza neurony uwalniające transmitery hamujące: VIP, NO, somatostatynę (hamują aktywność motoryczną jelit)

3. nerwy zewnętrzne:

• nn. X pobudzają aktywność motoryczną, z wyjątkiem zwieraczy - rozkurcz

• nn. S+ hamują aktywność motoryczną, z wyjątkiem zwieraczy - powodują skurcz

• pośredniczą w długich odruchach trzewnych, np. odruchu żołądkowo-krętniczym (pobudza perystaltykę jelita krętego przy rozciąganiu żołądka), odruchu krętniczo-żołądkowym (zahamowanie motoryki żołądka w wyniku rozciągania jelita krętego), odruchu jelitowo-jelitowym (przy rozciąganiu, ucisku lub uszkodzeniu jelita wpływa hamująco przez nn. S+)

4. Hormony żołądkowo-jelitowe:

• gastryna i CCK wzmagają częstość potencjałów czynnościowych i skurcze jelita, nie wpływają na BER

• sekretyna, glukagon, VIP, GIP zmniejszają częstość potencjałów czynnościowych i aktywność skurczową, nie wpływają na BER

• motylina zwiększa aktywność elektryczną i skurcze jelit, okresowo zwiększa aktywność MMC

• ACh pobudza skurcze (przez receptory M)

• NA hamuje motorykę przez receptory α

• PGF pobudzają skurcze

• PGE i PGI hamują skurcze; PGE₂ i PGI₂ są uwalniane podczas skurczów perystaltycznych i je wyhamowują

5. w splocie podśluzówkowym jelita i w splocie warstwy mięśniowej jelita występują neurony:

• przewodzące pobudzenie od receptorów w błonie śluzowej jelita

• pośredniczące

• unerwiające komórki gruczołowe błony śluzowej

• unerwiające błonę mięśniową jelita

• unerwiające naczynia krwionośne

Hamowanie wydzielania żołądkowego:

1. hamowanie ośrodkowe - zanik łaknienia (ośrodek w podwzgórzu), osłabia fazę głowową, zmniejsza wydzielanie żołądkowe

2. hamowanie odźwiernikowe - gdy w błonie śluzowej antrum pH<3 zwiększa wydzielanie somatostatyny (hamowanie komórek G i komórek okładzinowych)

3. hamowanie dwunastnicze - zakwaszenie błony śluzowej dwunastnicy, zadziałanie na błonę produktów lipolitycznych i roztworów hipertonicznych; odruch dwunastniczo-żołądkowy, uwalnianie z błony somatostatyny, sekretyny, CCK

Regulacja wydzielania trzustkowego:

1. wydzielanie podstawowe jest warunkowane toniczną aktywnością nn. X i samoistnym uwalnianiem hormonów jelitowych; jest cykliczne, a szczyt przypada na fazę III MMC

2. Wydzielanie jest pobudzane:

• faza głowowa - widok, zapach, żucie, połykanie prowadzi do pobudzenia odruchów wagalnych i w konsekwencji wydzielania enzymów, stanowi 20% odpowiedzi wydzielniczej trzustki, uczestniczą w tej odpowiedzi:

• pobudzenie cholinergicznych i peptydergicznych komórek pęcherzykowych

• uwalnianie cholinergiczne gastryny i stymulacja wydzielania żołądkowego HCl do dwunastnicy, a tam uwalnianie sekretyny i CCK co prowadzi do pobudzenia wydzielania trzustkowgo

• faza żołądkowa stanowi 5-10% wydzielania trzustkowego, uczestniczą odruchy wago-wagalne; sok trzustkowy uwalniany w fazie głowowej i żołądkowej jest bogaty w enzymy zaś ubogi w HCO₃^-

• faza jelitowa stanowi 70-80% wydzielania trzustkowego, sekretyna i CCK są uwalniane pod wpływem HCl i produktow trawienia białek i tłuszczów - odruchy wago-wagalne

3. głównymi bodźcami fazy jelitowej są CCK i GRP

• L-Phe, L-Trp, polipeptydy, kwasy tłuszczowe, H⁺, sole żółciowe pobudzają uwalnianie CCK, ona działa pobudzająco na zakończenia nn. czuciowych w żołądku i jelitach z następową aktywacją aferwntnych włókien nerwów: wagalnych, jądra grzbietowego i eferentnych włókien nn. X co prowadzi do hamowania opróżniania żołądka oraz skurczów pęcherzyka żółciowego a pobudza sekrecję trzustkową

• GRP działa bezpośrednio lub przez gastrynę lub przez CCK

4. uwalnianie CCK z komórek dokrewnych (komórek I) jelita cienkiego jest warunkowane przez tzw. peptyd monitorujący (uwalniany z komórek pęcherzykowych do soku trzustkowego) i peptyd uwalniający CCK (wytwarzany przez błonę śluzową jelita = CCK-RP)

• uwalnianie tych peptydów jest regulowane przez AUN:

• nn. X pobudzają uwalnianie peptydu monitorującego

• somatostatyna hamuje to uwalnianie

5. Interakcja sekretyny, CCK i GRP powoduje utrzymanie wysokiego i stałego pH w dwunastnicy

6. Czynniki hamujące uwalnianie soku trzustkowego:

• polipeptyd trzustkowy (PP) działa na ośrodki nn. X i komórki pęcherzykowe trzustki

• somatostatyna

Interakcja wewnątrz- i zewnątrzwydzielnicza trzustki:

1. insulina pobudza syntezę enzymów trzustkowych, działa troficznie na część zewnątrzwydzielniczą trzustki

2. glukagon hamuje syntezę i wydzielanie enzymów trzustkowych co prowadzi do degranulacji i zaniku komórek zewnątrzwydzielniczych

3. działanie insulinotropowe wykazują: GIP, VIP, CCK, enteroglukagon - wpływ „inkretynowy”

wyspy uwalniają PP i somatostatynę

CZYNNOŚCI WĄTROBY

1. Czynności:

• tworzenie i wydzielanie żółci

• udział w podstawowych przemianach metabolicznych ustroju

• degradacja i sprzęganie hormonów steroidowych i inaktywacja hormonów polipeptydowych

• funkcje krążeniowe - gromadzenie i filtracja krwi odpływającej z układu trawiennego

2. wydzielanie żółci:

składnik	Żółć wątrobowa	Żółć pęcherzykowa
Woda Cholesterol Kwasy żółciowe Bilirubina Białka Na^+ Cl^- HCO3^- pH	97 % o,2 % 1, 0 % 0,1 % 0,2 % 230 mmol/l 80-120 mmol/l 27-65 mmol/l 7,0-7,5	89 % do 5 % do 10 % do 15% do 3 % 330 mmol/l 1-5 mmol/l 1-2 mmol/l 6-7

• żółć jest izotoniczna z osoczem krwi

• pomiędzy stężeniem wszystkich kationów i soli żółciowych istnieje współzależność:

stężenie soli żółciowych = 2,03 [Na⁺ + K⁺] - 302

• po stymulacji sekretyną lub pokarmem wzrasta stężenie HCO₃^-, zaś maleje Cl^-

• kwasy żółciowe są wytwarzane lub sprzęgane z glicyną lub tauryną w hepatocytach i aktywnie wydzielane do żółci, w pęcherzyku ulegają zagęszczeniu i są uwalniane do dwunastnicy, czynne wchłanianie następuje w jelicie krętym (95%) wtedy dostają się do krążenia wrotnego i 90% z krwi przepływającej przez zraziki ulega przejściu do żółci; 6-12 cykli/dobę, wydalanie: 0,2 g/dobę = 0,8 mmol/dobę

• w żółci znajdują się 4 rodzaje kwasów żółciowych

• cholowy

• chenodeoksycholowy = chenowy

• deoksycholowy

• litocholowy

• ich stosunek wynosi odpowiednio 4:2:1:0

• kwas cholowy i chenowy są kwasami pierwotnymi, powstają tylko w hepatocytach, w jelicie grubym następuje ich dehydroksylacja i powstają wtórne kwasy żółciowe

• kwas litocholowy w większości jest wydalany z kałem, a ten, który został wchłonięty w wątrobie łączy się a glicyną i powstaje sulfolitocholan

• część wtórnych kwasów żółciowych przechodzi w trzeciorzędowe kwasy żółciowe (przedstawiciel: kwas ursodeoksycholowy z kwasu chenodeoksycholowego)

• sprzężone kwasy żółciowe (z glicyną lub tauryną) są rozpuszczalne w wodzie, w jelicie krętym znajduje się receptorowy mechanizm ich aktywnego wychwytu i transportu

• niesprzężone kwasy żółciowe są wchłaniane w jelicie cienkim i grubym na drodze dyfuzji niejonowej, reszta jest wydalana z kałem

• w stężeniach powyżej krytycznego stężenia micelarnego (2 mmol/l) sprzężone kwasy żółciowe tworzą micele

• stosunek cholesterolu do kwasów żółciowych wynosi 1:20 - 1:30, gdy poniżej 1:13 cholesterol wytrąca się w postaci mikrokryształków i powstają kamienie cholesterolowe

• w żółci powstają też kamienie Ca²⁺-bilirubinowe

• wytrącanie kamieni żółciowych sprzyja obecności zarodków krystalizacji - glikoprotein pochodzących ze śluzu pokrywającego błonę śluzową pęcherzyka i złuszczonego nabłonka tej błony

• barwniki żółciowe: bilirubina jest nierozpuszczalna w wodzie, przechodzi do krwi gdzie łączy się z albuminami i jest transportowana do wątroby i hepatocytów (pośredniczą zasadowe białka cytoplazmatyczne = białka XY), w mikrokosmkach ulega sprzężeniu z kwasem glukuronowym i powstaje diglukuronid bilirubiny, który jest dobrze rozpuszczalny w wodzie i który aktywnie przechodzi do żółci

• diglukuronid bilirubiny jest wydalany z kałem, a część ulega redukcji do urobilinogenu i sterkobilinogenu:

• urobilinogen z jelit dostaje się do wątroby i powtórnie do żółc, lub z jelit do krążenia ogólnego i do moczu gdzie przechodzi w urobilinę

• sterkobilinogen przekształaca się w sterkobilinę

• żółtaczki:

• miąższowa - uszkodzenie hepatocytów i upośledzenie pobierania przez nie bilirubiny

• mechaniczna - zaczopowanie dróg żółciowych

• hemolityczna - nadmierny rozpad krwinek czerwonych i tworzenie bilirubiny

• przy żółtaczce miąższowej lub hemolitycznej obserwuje się wzrost stężenia wolnej bilirubiny we krwi, zaś przy mechanicznej wzrost stężenia bilirubiny sprzężonej we krwi

3. Mechanizmy wydzielania żółci:

• składniki żółci:

• substancje aktywnie wydzielane do żółci których stężenie jest większe niż w osoczu (sole i barwniki żółciowe)

• substancje o stężeniu podobnym do stężenia w osoczu (Na⁺, K⁺, Ca²⁺, Cl^-)

• substancje o stężeniu mniejszym niż w osoczu (cholesteroli, fosfolipidy, glukoza, białka)

• mechanizmy transportu:

• anionowy - dla soli i barwników żółciowych

• kationowy - dla IV-rzędowych amin

• obojętny dla glikozydów nasercowych

• działają niezależnie od siebie

• dla każdej aktywnie wydzielanej substancji można określić maksymalną pojemność wydzielniczą (Tm - transport maksymalny)

• etapy transportu :

• pobieranie substancji z krwi przez hepatocyty

• gromadzenie w hepatocytach

• metabolizm wewnątrzkomórkowy poprzedzający ich wydzielanie

• wydzielanie do żółci

• siłą napędową transportu soli żółciowych i jonów Na⁺ jest aktywny transport jonów Na⁺ w błonie bocznopodstawnej hepatocytów, znaczenie ma pompa Na-K

• kwasy żółciowe są transportowane do żółci przy udziale nośników (transport ułatwiony)

• woda i elektrolity Na⁺, K⁺, Ca²⁺, Cl^-, HCO₃^- przechodzą do kanalików żółciowych na drodze filtracji osmotycznej

• nabłonek pokrywający drogi żółciowe wydziela frakcję żółci bogatą w HCO₃^- po stymulacji przez sekretynę, VIP i glukagon

• NO i VIP powodują rozluźnienie ściany pęcherzyka i równoczesny skurcz zwieracza bańki wątrobowo - trzustkowej

4. Regulacja wydzielania żółci:

• wydzielanie żółci wynosi 250 - 1100 ml/dobę

• regulowane przez sole żółciowe, krążenie wątrobowe, unerwienie autonomiczne i czynniki hormonalne

• wydzielanie żółci przez hepatocyty zależy od kwasów żółciowych aktywnie wydzielanych przez te komórki do kanalików żółciowych i wytwarzających tam wysoki gradient osmotyczny

• źródłem żółci jest też komponenta alkaliczna wydzielana przez komórki nabłonka pokrywającego przewody żółciowe, jest ona niezależna od kwasów żółciowych, stymulowana przez hormony

• czynniki choleretyczne = choleretyki - pobudzają wydzielanie żółci w zakresie frakcji zależnej od kwasów żółciowych i frakcji alkalicznej

• znaczne obniżenie przepływu wątrobowego krwi powoduje znaczną hipoksję wątroby i zmniejszenie wydzielania żółci

• układ PS+ pobudza wydzielanie, zwiększa objętość żółci i zawartości składników stałych

• czynniki hormonalne:

• sekretyna, glukagon, VIP, gastryna, CCK, histamina zwiększają objętość żółci i stężenie HCO₃^-, Cl^- i zmniejszają stężenie kwasów żółciowych (działanie sekretynopodobne)

• w okresie międzytrawiennym żółć jest wydzielana do pęcherzyka i co 90-110 minut w fazie II i III MMC do dwunastnicy (niewielkie ilości)

• opróżnienie pęcherzyka w 50-80 % zachodzi w 30 min po posiłku

• główne bodźce opróżniania pęcherzyka: nn. X i CCK - wtedy rozkurcz zwieracza Oddiego (bańki wątrobowo - trzuskowej)

5. Czynności wątrobowego układu krążenia

• żyła wrotna dostarcza 70% krwi dochodzącej do wątroby, pokrywa 60 % zapotrzebowania na tlen

• t. wątrobowa dostarcza 30 % krwi dochodzącej do wątroby, pokrywa 40% zapotrzebowania na tlen

• w spoczynku całkowita objętość krwi wynosi 35% (1800 ml/min) pojemności minutowej

• krążenie wrotne - niskociśnieniowy rezerwuar, może stanowić 20 % masy wątroby i może pomieścić 200-400 ml krwi

• utrudniony przepływ krwi przez wątrobę powoduje zwiększenie ciśnienia w krążeniu wrotnym, a to prowadzi do powiększenia śledziony, żylaków przełyku, żż. przypępkowych, żylaków odbytnicy

• wewnętrzne rozgałęzienia ż. wrotnej mają błonę mięśniową gładką podlegającą noradrenergicznym (S+) nerwom naczynioskurczowym, brak nn. PS+, ale są obecne nn. NANC działające naczyniorozkurczowo, uwalniają VIP, GRP, CGRP, NO i in.

• Adrenalina w małych dawkach rozszerza naczynia wątrobowe, natomiast w dużych dawkach zwęża naczynia wątrobowe

• NA zwęża naczynia, zmniejsza ciśnienie, zwiększa przepływ krwi przez wątrobę

• Insulina wzmaga przepływ krwi przez wątrobę

• Gastryna, CCK, VIP, glukagon, sekretyna powodują rozszerzenie naczyń krążenia trzewnego i wątrobowego, zwiększają zużycie tlenu przez narządy trzewne

• Autoregulacja krążenia wątrobowego

6. Czynności metaboliczne wątroby:

• Uczestniczy w przemianie węglowodanów:

• glikogeneza lub glikogenoliza

• galaktoza i fruktoza zostają przemienione w glukozę

• glukoneogeneza

• tworzenie ważnych związków z pośrednich produktów metabolizmu cukrów

• „buforowanie: stężenia glikozy we krwi

• wątrobowy wychwyt glukozy jest niezależny od bodźców nerwowych i hormonalnych

• Uczestniczy w przemianie tłuszczów:

• β-oksydacja kwasów tłuszczowych i tworzenie ciał ketonowych

• synteza lipoprotein (LDL, HDL)

• synteza cholesterolu i fosfolipidów

• przemiana cukrów i białek na tłuszcze

• Uczestniczy w przemianach białek:

• deaminacja oksydatywna aminokwasów, powstają ketokwasy i amoniak

• transaminacja - produkty do cyklu Krebsa

• tworzenie mocznika z NH₃ wychwytywanego przez hepatocyty w płynach ustrojowych

• synteza ok. 85% białek osocza (wyjątek: immunoglobuliny)

• wzajemne zamiany aminokwasów

• synteza niektórych aminokwasów i substancji z nich pochodzących (glutamina, tauryna)

• jedyny narząd syntezy mocznika i wydalania bilirubiny z osocza

7. Inne czynności wątroby:

• magazynuje witaminy A, D, B₁₂:

• wit. A na 1-2 lat

• wit. D na 3-12 miesięcy

• wit. B₁₂ na 3-6 lat

• wytwarza czynniki krzepnięcia krwi: fibrynogen, protrombina, VII, IX, X

• spichrza żelazo w postaci ferrytyny

• główny narząd detoksykacji

• inaktywuje wiele hormonów: steroidowe i niektóre peptydowe (insulina, glukagon)

• uczestniczy w termoregulacji, ma najwyższą temperaturę

8. Pęcherzyk żółciowy i drogi żółciowe:

• zagęszcza żółć 5-20 razy, zwiększa jej lepkość

bodźce: pokarm, CCK, nn. X, okresowe skurcze perystaltyczne (MMC) dwunastnicy

• Hormony przewodu pokarmowego.

1. Są wydzielane przez komórki rozsianego układu wydzielania wewnętrznego

2. Mają budowę peptydową, krążą we krwi lub działają miejscowo

3. Podział:

• gr. I: gastryna, cholecystokinina (CCK)

• gr. I: sekretyna, glukagon, glicentyna (GLI), wazoaktywny peptyd jelitowy (VIP), peptyd hamujący czynność żołądka (GIP)

GASTRYNA:

• wydzielana przez komórki G błony śluzowej:

• G34 - gastryna „duża” z 34 aminokwasów; T1/2=15 minut,

• G17 - gastryna „mała”; T1/2=2-3 minut, jest główną komponentą uwalnianą przez błonę śluzową części odźwiernikowej

• G14 - gastryna „mini”; T1/2=2-3 minut

• G-4, T1/2=1,75 minut

• Mają identyczną sekwencje łańcucha końca karboksylowego

• na czczo przeważa G-34, po pobudzeniu G-17 (najsilniej pobudza wydzielanie żołądkowe)

• brak HCl powoduje pobudzenie komórek G i wzrost gastryny we krwi

• natomiast HCl powoduje uwalnianie somatostatynę z komórek G, która hamuje uwalnianie gastryny, przy pH=1 calkowita zahamowanie uwalniania gastryny (autoregulacja antralna)

• zespół Zollingera - Ellisona = gastrinoma - przerost komórek G powodujące znaczne zwiększenie gastryny we krwi oraz wrzody dwunastnicy, hiperchlorhydria, biegunka tłuszczowa

• w uwalnianiu gastryny w fazie głowowej pośredniczy GRP (nie podlega wpływom atropiny)

• faza żołądkowa: duże uwalnianie gastryny, pośredniczą GRP, produkty rozpadu białek, odruchy cholinergiczne

• faza jelitowa - niewielkie uwalnianie gastryny pod wpływem produktów trawienia białek, GRP

• działanie gastryny:

• pobudza wydzielanie kwasu solnego i pepsyny

• wywiera wpływ troficzny na proliferacje komórek błony śluzowej żołądka i dwunastnicy oraz jelita grubego

• wzmaga aktywność motoryczną przewodu pokarmowego

• zwiększa skurcz dolnego m. zwieracza przełyku i odźwiernika

• hamuje skurcz m. zwieracza krętniczo-kątniczego i m. zwieracza bańki wątrobowo-trzustkowej

• w mniejszym stopniu pobudza wydzielanie soku jelitowego, trzustkowego i zółci

• inaktywacja gastryny zachodzi w nerkach i jelicie cienkim

CHOLECYSTOKININA

• Wytwarzana przez komórki I wewnątrzwydzielnicze błony śluzowej dwunastnicy i początku jelita cienkiego pod wpływem produktów trawienia białek i tłuszczy oraz H⁺ i soli żółciowych

• Postacie o identycznym łańcuchu polipeptydowym C-końca, różna ilość aminokwasów: 8,12,33,39 i 54

• Ostatnie 5 aminokwasów C-końca gastryny są takie same jak CCK

• Miejsce katabolizmu: nerki

• Pobudza wydzielanie soku trzustkowego i w mniejszym stopniu: żołądkowego, jelitowego i żółci

• Silnie kurczy ścianę pęcherzyka żółciowego i rozkurcza m. zwieracz bańki wątrobowo-trzustkowej

• Zwiększa przepływ krwi i metabolizm w trzustce

• Wzmaga perystaltykę jelit i hamuje żołądka

• Kurczy m. zwieracz przełyku i m. odźwiernika

• Potęguje wydzielanie HCO₃ trzustki pobudzonej przez sekretynę

• Pobudza uwalnianie glukagonu

SEKRETYNA

• Wydzielana przez komórki S wewnątrzwydzielnicze błony śluzowej dwunastnicy i jelita cienkiego pod wpływem bardzo kwaśnej zawartości żołądka a także długołańcuchowych kwasów tłuszczowych

• Z 27 aminokwasów, nie ma centrum aktywnego zasadowa; T1/2=2-3 minuta

• Miejsce katabolizmu: nerki

• Silnie pobudza wydzielanie trzustkowe oraz żółci (potęguje wydzielanie przez CCK)

• Zwiększa przepływ krwi i metabolizm w trzustce

• Hamuje perystaltykę żołądka i jelit

• Hamuje wydzielanie HCl i gastryny ale pobudza wydzielanie pepsyny

• Pobudza wydzielanie HCO₃^- przez trzustkę, wątrobę i gruczoły dwunastnicze

• Pobudza uwalnianie innych hormonów zwłaszcza insuliny

VIP

• W błonie śluzowej jelita cienkiego i grubego

• rozszerza naczynia krwionośne w przewodzie pokarmowym, działa inotropowo +

• pobudza ruchy oddechowe

• hamuje motorykę żołądka i wydzielanie soku żołądkowego, trzustkowego i żółci

• słabe pobudzenie wydzielania jelitowego

• pobudzenie procesów lipolizy i glikogenolizy wątrobowej

GIP

• uwalniany z błony śluzowej dwunastnicy i jelita czczego pod wpływem tłuszczów, glukozy i AA stosowanych doustnie

• hamuje perystaltykę i wydzielanie soku żołądkowego

• pobudza wydzielanie jelitowe

• wzmaga uwalnianie insuliny przy podwyższony stężeniu glukozy we krwi

MOTYLINA

• wydzielana z komórek EC₂ błony śluzowej dwunastnicy pod wpływem alkalizacji

• wzmaga motorykę żołądka i jelit

• hamuje opróżnianie żołądka (kurczy m. zwieracz odźwiernika)

• wyzwala w żołądku i jelitach MMC (co 90 - 110 minut)

SOMATOSTATYNA (SOM)

• wytwarzana w błonie śluzowej żołądka i jelit oraz w trzustce

• hamuje motorykę i wydzielanie soków trawiennych

• hamuje działanie gastryny, CCK i insuliny na gruczoły trawienne

Transmittery:

• PS+ : Ach

• S+ : NA

• Neurony splotów jelita: Ach, serotonina (5HT), GABA

• Modulatory: substancja P (SP), CCK, dynorfina (DYN), enkefaliny (ENK), peptyd uwalniający gastrynę (GRP), VIP, peptyd pochodny genu kalcytocynowego (CGRP), neuropeptyd Y (NPY)

Acetylocholina

• przez receptor M₁ pobudza komórki okładzinowe

• pobudza uwalnianie histaminy z komórek tucznych (ECL) (też przez receptor M₁)

• hamuje komórki D

• pobudza neurony peptydergiczne uwalniajace GRP

Histamina:

• pobudza wydzielanie HCl

• błona śluzowa w obrębie komórek tucznych zawiera dekarboksylazę histydynową

• pochodne metylowe histaminy są silniejszym bodźcem niż sama histamina

• działanie sokopędne

• blokery receptorów H₂ : cymeydyna, ranitydyna

Ca²⁺

• pobudzają wydzielanie żołądkowe

• ułatwiają uwalnianie gastryny

PLIPEPTYD TRZUSTKOWY

• wydzielany prze komórki dokrewne trzustki

• z 36 aminokwasów

• hamuje wydzielanie enzymów i HCO₃ przez trzustkę

ENKEFALINY

• Działają przez receptory opiatowe - skurcz zwieraczy przewodu pokarmowego

• Hamuje motorykę i wydzielanie jelitowe

NEUROTENSYNSA

• Wydzielina z komórek jelita czczego i krętego pod wpływem produktów trawienia tłuszczy i białek

• Pobudza wydzielanie soku trzustkowego i jelitowego

• Hamuje wydzielanie żołądkowe

• Pobudza motorykę jelitową

• Zwiększa przepływ krwi przez krążenie trzewiowe

PEPTYD UWALNIAJACY GASTRYNĘ (GRP)

• Uwalniany z neuronów peptydergicznych żołądka, jelit i trzustki pod wpływem pobudzenia nn. Błędnych

• Pobudza wydzielanie gastryny, CCK

PEPTYD Y (PYY)

• Z błony śluzowej jelita krętego

• Hamuje opróżnianie żołądka i motorykę jelitową

• Hamuje wydzielanie żołądkowe i trzustkowe

• Zwalnia procesy przyswajania tłuszczów

WYCIĄGI JELITOWE:

Duokrynina, enterokrynina, enterogastron, bulbogastron, enteroglukagon

• Czynność jelita grubego.

Procesy zachodzące w jelicie grubym:

1. Zwrotne wchłanianie wody

2. Wchłanianie elektrolitów, witamin i aminokwasów

3. Formowanie kału i czasowe magazynowanie niestrawionych produktów

4. Mnożenie się drobnoustrojów, które wytwarzają związki zarówno niezbędne jak i toksyczne dla organizmu człowieka

Wchłanianie w jelicie grubym

1. wchłanianie wody i elektrolitów

2. PD - transepitelialna różnica potencjału elektrycznego = 30-40 mV

3. Dobowo dochodzi 1,5 l treści:

• Na⁺ = 200 mmol, Cl^- = 100 mmol, K⁺ = 10 mmol

• 90 % ulega wchłonięciu

• najsilniej wchłaniany Na⁺ (w kale tylko 40 mmol), w początkowym odcinku okrężnicy transport aktywny, odpowiedzialny za PD

• K⁺ jest biernie wydzielany, w kale 100 mmol, wchłanianie w końcowym odcinku okrężnicy na drodze transportu aktywnego

4. Woda jest wchłaniana biernie, głównie na początku jelita grubego

5. Rezerwa pojemności chłonnej 2-3 l/dobę, po przekroczeniu - biegunki

6. W jelicie grubym następuje także wchłanianie amoniaku, AA i kwasów tłuszczowych oraz niektórych witamin

7. Czynniki wpływające na wchłanianie:

• perystaltyka jelitowa

• przepływ krwi

• hormony:

• aldosteron zwiększa wchłanianie Na⁺ i wydzielanie K⁺

• wazopresyna zmniejsza wchłanianie Na⁺, Cl^- i wody

8. Ilość bakterii wydalonych z kałem może stanowić 30 % masy jego stałych składników

9. Procesy gnilne i fermentacyjne:

• gnicie dzięki Streptococcus faecalis i Clostridium welchii

• węglowodany przechodzą w kwasy organiczne (masłowy, propionowy, bursztynowy, mlekowy)

• metan, H₂, CO₂ są wydalane w ilości 150 ml/dobę

• enzymy bakteryjne rozkładają niestrawione białko - dekarboksylacja, dezaminacja:

• Trp - indol, skatol, tryptamina -nadają kałowi woń

• Histydyna - histamina

• Lys - kadaweryna

• Ornityna - putrescyna

• Arg - agmatyna

• Phe - kw. Benzoesowy

• Tyr - tyramina, parakrezol

• Cys - siarkowodór

10. niektóre drobnoustroje tworzą: witaminy (biotyna, kwas pantotenowy, inozytol, kwas foliowy, kwas nikotynowy, B₁₂, K)

11. podanie antybiotyków hamuje rozwój flory bakteryjnej co powoduje pobudzenie organizmu do wzrostu

12. pod wpływem bakterii powstaje amoniak

Formowanie kału:

1. skład:

• 75% to woda (200 ml/dzień)

• 25% składniki stałe, z czego:

• 30 % to bakterie

• 15 % substancje nieorganiczne ( Ca²⁺, fosforany)

• 5 % ciała tłuszczowe

• 40 % niestrawione cząsteczki pokarmów (celuloza)

• 10 % białko roślinne i złuszczonego nabłonka jelitowego

2. Odczyn kału jest od zewnątrz alkaliczny zaś od wewnątrz kwaśny

3. Wydzielanie jelita grubego (patrz pytanie SKŁAD I ROLA SOKÓW )

Motoryka jelita grubego i oddawanie kału (patrz pytanie MOTORYKA PRZEWODU POKARMOWEGO)

Termoregulacja i przemiana materii

• Regulacja temperatury w organizmie człowieka (ośrodek termoregulacji).

Termoregulacja polega na ustaleniu się równowagi między wytwarzaniem i utratą ciepła w zależności od zewnętrznych warunków termicznych. Tymi dwoma funkcjami steruje ośrodek termoregulacji zlokalizowany w podwzgórzu. Składa się on z dwóch części- przednia to ośrodek eliminacji ciepła, tylna- ośrodek zachowania ciepła, odpowiedzialny za zatrzymywanie i wytwarzanie ciepła. Czynność tego ośrodka jest regulowana na zasadzie sprzężenia zwrotnego przez impulsy docierające z położonych obwodowo termoreceptorów i ośrodkowo termodetektorów (też w mięśniach, górnych drogach oddechowych, ścianach naczyń).

Termoreceptory są zlokalizowane w skórze- dzielą się na receptory zimna (liczniejsze) i ciepła. Przy stałej temperaturze częstotliwość pobudzania dośrodkowych włókien nerwowych wynosi maksymalnie 10Hz. Wzrost lub spadek temperatury powoduje gwałtowny wzrost częstotliwości wyładowań w odpowiednich włóknach. Termodetektory znajdują się głównie w przedniej części ośrodka termoregulacji oraz w szyjnym odcinku rdzenia kręgowego.

• Termoliza

Termoliza to zwiększenie utraty ciepła przy zmniejszonym wytwarzaniu. Dla układu krążenia oznacza to rozszerzenie naczyń skóry i zwiększenie skórnego przepływu krwi. Towarzyszy temu kompensacyjne zmniejszenie przepływu przez trzewny obszar naczyniowy i nerki. Może się zwiększyć też pojemność minutowa serca.

Aby naczynia rozkurczyły się musi ustać pobudzenie z układu współczulnego (zwężające je). Dodatkową rolę odgrywa miejscowe podwyższenie temperatury i uwalnianie bradykininy przez gruczoły potowe.

Gruczoły potowe umożliwiają obniżenie temperatury cała poprzez odparowywanie potu z powierzchni ciała. Jest to utrudnione przy dużej wilgotności powietrza. Aktywacja gruczołów potowych następuje pod wpływem stymulacji ośrodków termodetekcji(?) wrażliwych na wzrost temperatury (cholinergiczne włókna współczulne). Istnieje prosta zależność między ilością wydzielanego potu a temperatura krwi docięrającej do podwzgórza w zakresie od 20 do 40*C.

• Termogeneza

Termogeneza zachodzi na drodze drżenia mięśniowego, przyśpieszonego metabolizmu wątroby i tkanki tłuszczowej (zwłaszcza brunatnej). Praca mięśni ma małą użyteczność, w związku z czym wytwarza dużo ciepła. Pobudzenie motoneuronów α rdzenia kręgowego powoduje wzrost napięcia mięśniowego i drżenie. Występuje ono we wszystkich mięśniach szkieletowych z wyjątkiem kilku pozbawionych receptorów na rozciąganie. W skrajnych warunkach tempo podstawowej przemiany materii może wzrosnąć 4- 5,5 krotnie. Głównym substratem energetycznym są węglowodany (ale lipidy również).

Niska temperatura otoczenia lub wnętrza organizmu stymuluje układ adrenergiczny do uwalniania hormonów ciepło-twórczych (aminy katecholowe, glukagon, T₃-->mięśnie szkieletowe, wątroba, brunatna tkanka tłuszczowa-->ciepło).

Brunatna tkanka tłuszczowa występuje głównie u niemowląt, ale może przetrwać do dorosłości u ludzi narażonych na niskie temperatury. Jest bogato unerwiona współczulnie, zawiera dużo mitochondriów, a te ostatnie białko transbłonowe- termogeninę.

NORADRENALINA ---> receptor β adrenergiczny ---> termogeniena -kanał protonowy w wewnętrznej błonie mitochondrialnej ---> zwarci gradientu protonowego ---> CIEPŁO

• Podstawowa i całkowita przemiana materii, czynnościowy przyrost przemian

Przyrost czynnościowy to nadwyżka w obrotach energią ponad przemianę podstawową. Przyjęcie pożywienia na 6-8 godzin zwiększa PM(?) w zależności od przyjętego pokarmu. Jest to specyficzno dynamiczne działanie pożywienia. Białka podnoszą PPM o 20- 30%, cukry 7%, tłuszcze 3%. Jest to związane głównie z asymilacją produktów trawienia, a nie z czynnością układu pokarmowego. Blisko połowa aminokwasów ulega dezaminacji, przebudowie i utlenieniu, co wiąże się z uwalnianiem znacznych ilości energii (głównie w wątrobie).

Spadek temperatury otoczenia powoduje zwiększenie tempa przemiany materii w celu utrzymania stałej temperatury organizmu. Podwyższenie się lub zrównoważenie temperatury otoczenia i temperatury ciała człowieka nie powoduje efektu odwrotnego.

Praca mięśni to główny czynnik podnoszący temperaturę, gdyż ich metabolizm wiąże się z rozpadem cukrów, zużyciem tlenu, produkcja ciepła, wzmaga to działanie czynność układu krążenia i oddechowego.(?)

Bezczynne leżenie +10% PPM Stanie +50% PPM Praca biurowa +100% PPM Spacer +180% PPM Marsz +300% PPM

Pływanie +600% PPM Bieg +700% PPM Sen -10% PPM Praca umysłowa bardzo mało Stany emocjonalne czasami znaczny wzrost

Zasady regulacji funkcji w organizmie żywym

• Sprzężenia zwrotne.

• Homeostat.

• Serwomechanizm.

strona 10

fizjologia - opracowanie zagadnien 2003/2004

---