Часть IV. Физиология систем внутренних органов

Изменение содержания глюкозы в крови воспринимается глюкорецепторами, сосредоточенными в основном в печени и сосудах, а также клетками вентромедиального отдела гипоталамуса. Клод Бернар еще в 1849 г. показал, что укол продолговатого мозга в области дна IV желудочка (так называемый сахарный укол) вызывает увеличение содержания глюкозы (сахара) в крови. При раздражении гипоталамуса можно получить такую же гипергликемию, как и при уколе в дно IV желудочка. Центральным звеном регуляции углеводного и других видов обмена и местом формирования сигналов, управляющих уровнем глюкозы, является гипоталамус. Отсюда регулирующие влияния реализуются нервами АНС и гуморальным путем, включающим эндокринные железы.

Выраженным влиянием на углеводный обмен обладает инсулин — гормон, вырабатываемый β-клетками островковой ткани поджелудочной железы. Инсулин является единственным гормоном, понижающим уровень глюкозы в крови, поэтому при уменьшении секреции этого гормона развиваются стойкая гипергликемия и последующая глюкозурия (сахарный диабет, или сахарное мочеизнурение).

Увеличение уровня глюкозы в крови возникает при действии нескольких гормонов. Это глюкагон, продуцируемый a-клетками островковой ткани поджелудочной железы; адреналин — гормон мозгового слоя надпочечников; глюкокортикоиды — гормоны коркового слоя надпочечника; СТГ гипофиза; тироксин и трийодтиронин — гормоны щитовидной железы. В связи с однонаправленностью их влияния на углеводный обмен и функциональным антагонизмом по отношению к эффектам инсулина эти гормоны часто объединяют понятием «контринсулярные гормоны».

Вода у взрослого человека составляет 60% массы тела, а у новорожденного — 75%. Она является средой, в которой осуществляются процессы обмена веществ в клетках, органах и тканях. Непрерывное поступление воды в организм является одним из основных условий поддержания его жизнедеятельности. Основная масса (около 71%) всей воды в организме входит в состав протоплазмы клеток, составляя так называемую внутриклеточную воду. Внеклеточная вода входит в состав тканевой, или интерстициальной, жидкости (около 21%) и воды плазмы крови (около 8%).

Поступление воды регулируется ее потребностью, проявляющейся чувством жажды. Это чувство возникает при возбуждении питьевого центра гипоталамуса.

Организм нуждается в постоянном поступлении не только воды, но и минеральных солей.

Натрий (Na+) является основным катионом внеклеточных жидкостей. Его содержание во внеклеточной среде в 6–12 раз превышает содержание в клетках. Натрий в количестве 3–6 г/сут поступает в организм в виде NaCl и всасывается преимущественно в тонком отделе кишечника. Роль натрия в организме многообразна. Он участвует в поддержании равновесия кислотно-основного состояния, осмотического давления внеклеточных и внутриклеточных жидкостей, принимает участие в формировании ПД, оказывает влияние на деятельность практически всех систем организма. Ему придается большое значение в развитии ряда заболеваний. В частности, считают, что натрий опосредует развитие артериальной гипертензии за счет как увеличения объема внеклеточной жидкости, так и повышения сопротивления микрососудов. Баланс натрия в организме в основном поддерживается деятельностью почек.

Калий (K+) является основным катионом внутриклеточной жидкости. В клетках содержится 98% калия. Суточная потребность человека в нем составляет 2–3 г. Основным источником калия в пище являются продукты растительного происхождения. Всасывается калий в кишечнике. Особое значение калий имеет благодаря своей потенциалобразующей роли как на уровне поддержания МП, так и в генерации ПД (см. главу 2). Калий принимает также активное участие в регуляции равновесия кислотно-основного состояния. Он является фактором поддержания осмотического давления в клетках. Регуляция его выведения осуществляется преимущественно почками.

Кальций (Са2+) обладает высокой биологической активностью. Он является основным структурным компонентом костей скелета и зубов, где содержится около 99% всего Са2+. В сутки взрослый человек должен получать с пищей 800–1000 мг кальция. В большем количестве кальция нуждаются дети ввиду интенсивного роста костей. Всасывается кальций преимущественно в двенадцатиперстной кишке в виде одноосновных солей фосфорной кислоты. Примерно 3/4 кальция выводится пищеварительным трактом, куда эндогенный кальций поступает с секретами пищеварительных желез, и 1/4 — почками. Велика роль кальция в осуществлении жизнедеятельности организма. Кальций принимает участие в генерации ПД, играет определенную роль в инициации мышечного сокращения, является необходимым компонентом свертывающей системы крови, повышает рефлекторную возбудимость спинного мозга и обладает симпатикотропным действием.

Хлор (Cl–) участвует в поддержании осмотического давления, в образовании соляной кислоты желудочного сока, в синаптическом торможении.

Фосфат (PO43–) — основной анион внутриклеточной жидкости. Фосфаты обладают способностью к образованию обратимых соединений со многими коэнзимами, имеют отношение к функции АТФ, АДФ, цАМФ и других веществ. Фосфаты находятся в больших количествах в костях.

Кислород, углерод, водород, азот, кальций и фосфор составляют основную массу живого вещества.

В организме значительную роль в осуществлении жизнедеятельности играют и элементы, находящиеся в небольшом количестве. Их называют микроэлементами. К микроэлементам, имеющим высокую биологическую активность, относят железо, медь, цинк, кобальт, молибден, селен, хром, никель, олово, кремний, фтор, ванадий. Кроме того, в организме обнаруживается в незначительном количестве много других элементов, биологическая роль которых не установлена. Всего в организме животных и человека найдено около 70 элементов. Большинство биологически значимых микроэлементов входит в состав ферментов, витаминов, гормонов, дыхательных пигментов.

Железо (Fe2+) участвует в образовании Hb, небольшие количества находятся в печени и трубчатых костях. Переносчики электронов находятся в митохондриях. Железо абсолютно необходимо для транспорта кислорода к тканям и для внутриклеточных окислительных систем.

Магний (Mg2+) требуется клеткам как катализатор многих ферментативных реакций. Повышение внеклеточной концентрации магния подавляет активность нервной системы и скелетных мышц. Низкая концентрация магния повышает возбудимость нервной системы, вызывает расширение кровеносных сосудов, нарушения ритма сердца.

Йод (I–) необходим для образования T3 и T4. Более половины населения России проживает в условиях хронического йодного дефицита.

Кобальт (Co2+) является составной частью витамина B12. Дефицит этого витамина вызывает анемию.

Медь (Cu2+) участвует в окислительных процессах в клетках, входя в состав цитохромоксидазы, моноаминоксидазы, лизилоксидазы, супероксиддисмутазы. Дефицит меди обусловливает анемию, дефекты окостенения и гиперхолестеринемию.

Марганец (Mn2+) — кофактор многих ферментов (аргиназы, фосфатазы, РНК- и ДНК-полимеразы, пируваткарбоксилазы и др.); необходим для формирования костной структуры, поддержания репродуктивной функции и метаболизма соединительной ткани.

Цинк (Zn2+) — интегральная часть карбоангидразы — фермента, участвующего в обмене CO2 в эритроцитах и других клетках.

Хром (Cr2–) повышает чувствительность глюкозы к инсулину. Дефицит хрома вызывает резистентность к инсулину.