Метаболизъм на водата в човешкото тяло. Воден обмен


За много заболявания водният метаболизъм в организма е от решаващо значение. Така при хронична сърдечна недостатъчност, хипертония, напреднала атеросклероза, заболявания на пикочно-половата система обикновено се наблюдава воден и водно-солев метаболизъм.

се нарушава и се появява подуване. Следователно регулирането на водно-солевия метаболизъм е важно при лечението на пациент.

Нека първо разгледаме въпроса за нормалния воден метаболизъм в човешкото тяло.

Водата в човешкото тяло може да бъде както в свободно, така и в свързано състояние. Като е в свободно състояние, той лесно преминава от клетките в междуклетъчното пространство, в лимфата и кръвната плазма. Ако водата е свързана с протеини, тя се задържа здраво в клетките и тъканите. При здрав човек тялото постоянно поддържа водно-солев баланс, т.е. определен баланс на вода и соли, както в свързано, така и в свободно състояние. Когато този баланс се наруши, възниква болестта.

Метаболизмът на водата е набор от процеси на абсорбция на питейна вода, образуването на вода по време на окисляването на мазнини, протеини и въглехидрати, нейното разпределение между вътреклетъчното и извънклетъчното пространство, от една страна, и освобождаването на вода от бъбреците, белите дробове, кожата и червата, от друга.

При възрастен с тегло 70 kg общото съдържание на вода в тялото достига 50 kg. От това количество само 15% са кръвна плазма и лимфа, останалите 50% са вода, която е свързана вътре в клетките. В състояние на водно равновесие количеството консумирана вода е равно на количеството освободена вода.

Водният баланс се състои от следните стойности: количество питейна вода - 1000 ml; навлизане на вода

състав на хранителни продукти - 720 мл; вода, образувана при окисляването на мазнини, протеини и въглехидрати - 320 ml. В suley при нормални условия човек консумира до 2,5 литра вода. От това количество около 1100 ml се екскретират през бъбреците, 400-450 ml през кожата, 300-350 ml през белите дробове и около 150 ml чрез изпражненията. Когато условията на околната среда се променят (температура, налягане, вид храна), тези данни могат да варират значително в една или друга посока. Но водно-солевият баланс в организма се възстановява много бързо, тъй като е жизненоважен фактор.

Регулатори на водния метаболизъм са централната нервна и ендокринната система. Дисфункцията на регулацията на водно-солевия метаболизъм може да причини тежки промени в метаболизма и да причини или задържане на вода в тялото, или, обратно, нейното повишено отделяне, което води до дехидратация.

Състоянието на сърдечно-съдовата система и съдържанието на протеини в кръвната плазма са от голямо значение за поддържане на водния баланс на организма. Степента на задържане на вода в тъканите се влияе значително от съдържанието на натриеви и калиеви соли в клетките и извънклетъчната течност. Благодарение на тези соли в клетките се създава определено осмотично налягане. Солният състав на вътре- и извънклетъчната течност е различен. Ако извънклетъчната течност е много подобна на морската вода и наличието на соли в нея може да варира значително, тогава съставът на вътреклетъчната течност е почти винаги постоянен и запазва своята химическа индивидуалност. Това се дължи на наличието на клетъчни мембрани, които, задържайки калий, отказват натрий и калций. В клетките обикновено преобладават магнезиеви, калиеви и сулфатни групи, а извън клетките - хлорни, натриеви, калциеви и протеинови фракции.

Актуализирано: 2019-07-09 21:51:20

  • Показания: използва се при ангина пекторис, начален стадий на хипертония. В народната медицина се използва като омекотяващо и отхрачващо средство.

Водата в тялото се разпределя в различни части (отделения, басейни): в клетките, в междуклетъчното пространство, вътре в кръвоносните съдове.

Характеристика химически съставвътреклетъчната течност е с високо съдържание на калий и протеини. Извънклетъчната течност съдържа по-високи концентрации на натрий. Стойностите на pH на извънклетъчната и вътреклетъчната течност не се различават. Във функционално отношение е обичайно да се разграничава свободната и свързаната вода. Свързаната вода е тази част от нея, която е част от хидратационните обвивки на биополимерите. Количеството на свързаната вода характеризира интензивността на метаболитните процеси.

Биологичната роля на водата в организма.

  • Транспортна функция, която водата изпълнява като универсален разтворител
  • Определя дисоциацията на соли, като диелектрик
  • · Участие в различни химични реакции: хидратация, хидролиза, окислително-възстановителни реакции (например, в - окисление на мастни киселини).

Воден обмен

Общият обем на обменената течност за възрастен е 2-2,5 литра на ден. Един възрастен се характеризира с воден баланс, т.е. приемът на течности е равен на отстраняването им.

Водата влиза в тялото под формата на течни напитки (около 50% от консумираната течност) и като част от твърди храни. 500 ml е ендогенна вода, образувана в резултат на окислителни процеси в тъканите,

Водата се отстранява от тялото през бъбреците (1,5 l - диуреза), чрез изпаряване от повърхността на кожата, белите дробове (около 1 l), през червата (около 100 ml).

Фактори на движение на водата в тялото.

Водата в тялото непрекъснато се преразпределя между различни отделения. Движението на водата в тялото се осъществява с участието на редица фактори, които включват:

  • · осмотично налягане, създадено от различни концентрации на соли (водата се движи към по-висока концентрация на соли),
  • онкотично налягане, създадено от разлика в концентрацията на протеин (водата се движи към по-висока концентрация на протеин)
  • хидростатично налягане, създадено от работата на сърцето

Водният обмен е тясно свързан с обмена на Na и K.

Водата играе важна роля във физиологичните процеси в организма. Съставлява 65-70% от телесното тегло (40-50 l). Общ балансвода в организма се определя, от една страна, от приема на вода с храната (2-3 l) и образуването на ендогенна (вътрешна) вода (200-300 ml), от друга страна, от отделянето й чрез бъбреците (600-1200 ml) и с изпражненията (50-200 ml).

Потребността на човек от вода при нормални условия е 2,5 литра. Във високопланинските условия водообменът се променя драстично. Освобождаването на вода през кожата и белите дробове се увеличава значително, тялото "изсъхва" на голяма надморска височина и отделянето на урина намалява. Нуждата на тялото от течности зависи от надморската височина, сухия въздух, натоварването и подготовката на катерача. В периода на обучение и подготвителни изкачвания той варира от 2 до 3 литра на ден. Когато се изкачвате на голяма надморска височина, трябва да се придържате към тази норма и, ако е възможно, да я увеличите до 3,5-4,5 литра, което напълно ще отговори на физиологичните нужди на тялото. По време на експедицията на Еверест (1953 г.) консумацията на течности е от порядъка на 2,8-3,9 литра на човек.

Водният метаболизъм е тясно свързан с минералния метаболизъм, особено с метаболизма на натриев хлорид и калиев хлорид. Поддържането на водно-солевата хомеостаза (баланс) влияе и върху дейността на други функционални системи на организма – нервна, сърдечно-съдова, дихателна и др. Мозъчната кора, която съдържа най-голямо количество вода, страда повече от останалите от нейната липса. В същото време към хипоксията се добавя и липсата на вода и пиене.

В поддържането на водно-солевия баланс има три звена: приемането на вода и соли в организма, преразпределението им между вътреклетъчните и извънклетъчните системи и освобождаването им във външната среда. Натриевите йони играят водеща роля в поддържането на хомеостазата, затова е задължително да вземете със себе си сол при изкачване; тялото трябва да получава до 15-20 г сол дневно. Липсата на калий води до мускулна слабост, нарушаване на сърдечно-съдовата система и намалена умствена и умствена активност.

Воден обмен

Структурата и размерите на течните сектори на тялото, тоест пространства, пълни с течност и разделени от клетъчни мембрани, вече са доста добре проучени. Общият обем на телесните течности, който при бозайниците представлява приблизително 60% от телесното тегло, е разпределен между два големи сектора: вътреклетъчен (40% от телесното тегло) и извънклетъчен (20% от телесното тегло). Извънклетъчният сектор включва обема на течността, разположена в интерстициалното (междуклетъчното) пространство и течността, циркулираща в съдовото легло. Малък обем е съставен и от така наречената трансцелуларна течност, разположена в регионалните кухини (гръбначномозъчна, вътреочна, вътреставна, плеврална и др.). Извънклетъчните и вътреклетъчните течности се различават значително по състав и концентрация отделни компоненти, но общата обща концентрация на осмотично активните вещества е приблизително същата (Таблица 1). Преместването на вода от един сектор в друг става дори при малки отклонения в общата осмотична концентрация. Тъй като повечето разтворени вещества и водни молекули преминават доста лесно през капилярния епител, между кръвната плазма и интерстициалната течност се получава бързо смесване на всички компоненти (с изключение на протеина). Много фактори, като прием, загуба или ограничаване на приема на вода, повишен прием на сол или, обратно, нейният дефицит, промяна в скоростта на метаболизма и др., Могат да променят обема и състава на телесните течности. Отклонението на тези параметри от определено нормално ниво включва механизми, които коригират нарушенията във водно-солевата хомеостаза.

Обща схема на водно-солевия баланс

Системата за регулиране на водно-солевия баланс има два компенсиращи компонента: 1) храносмилателния тракт, който може приблизително да коригира нарушенията във водно-солевия баланс, дължащи се на жажда и солен апетит; 2) бъбреци, способни да осигурят адекватно задържане или отделяне на вода и соли за поддържане на баланса. На фиг. Фигура 1 показва диаграма на основните пътища на навлизане и освобождаване на вода и соли. Основният канал за навлизане на вода и соли в кръвната плазма и другите телесни течности е стомашно-чревният тракт. На ден консумацията е приблизително 2,5 литра вода и 7 g натриев хлорид. Към това можете да добавите 0,3 литра метаболитна вода, отделена в резултат на окислителна вода.

Таблица 1

Концентрация на електролити и органични компоненти в телесните течности при хора (средни данни от различни литературни източници)

Компоненти на телесните течности

Концентрация на вещества в течни сектори

кръвна плазма

интерстициална течност

вътреклетъчна течност

Електролити, mM/l

Протеин, g/l

Глюкоза, g/l

Аминокиселини, g/l

Холестерол, g/l

Фосфолипиди, g/l

Неутрални мазнини, g/l

Не е много лесно да си представим, че човек е приблизително 65% вода. С възрастта съдържанието на вода в човешкото тяло намалява. Ембрионът се състои от 97% вода, тялото на новородено съдържа 75%, а възрастен съдържа около 60%.

В здраво тяло на възрастен се наблюдава състояние на водно равновесие или воден баланс. Той се крие във факта, че количеството вода, консумирано от човек, е равно на количеството вода, отстранено от тялото. Водният обмен е важен неразделна частобщ метаболизъм на живите организми, включително човека. Метаболизмът на водата включва процесите на абсорбция на вода, която навлиза в стомаха при пиене и хранителни продукти, разпределението му в организма, отделяне през бъбреците, пикочните пътища, белите дробове, кожата и червата. Трябва да се отбележи, че водата се образува и в тялото поради окисляването на мазнините, въглехидратите и протеините, приети с храната. Такава вода се нарича метаболитна вода. Думата метаболизъм идва от гръцки, което означава промяна, трансформация. В медицината и биологичните науки метаболизмът се отнася до процесите на трансформация на вещества и енергия, които са в основата на живота на организмите. Протеините, мазнините и въглехидратите се окисляват в тялото до образуване на вода H 2 O и въглероден диоксид (въглероден диоксид) CO 2. При окисляването на 100 g мазнина се получават 107 g вода, а при окисляването на 100 g въглехидрати - 55,5 g вода. Някои организми се задоволяват само с метаболитна вода и не я консумират отвън. Пример за това са молците за килими. Няма нужда от вода природни условия jerboas, които се срещат в Европа и Азия, и американския кенгуру плъх. Много хора знаят, че в изключително горещ и сух климат камилата има феноменални способности за дълго времеостават без храна и вода. Например, с маса от 450 кг, по време на осемдневен преход през пустинята камила може да загуби 100 кг маса и след това да я възстанови без последствия за тялото. Установено е, че тялото му използва вода, съдържаща се в течностите на тъканите и връзките, а не кръв, както се случва с човек. В допълнение, гърбицата на камилата съдържа мазнини, които служат както за хранителен запас, така и за източник на метаболитна вода.

Общият обем на водата, консумирана от човек на ден при пиене и с храна, е 2...2,5 литра. Благодарение на водния баланс същото количество вода се отстранява от тялото. Около 50...60% от водата се отстранява през бъбреците и пикочните пътища. Когато човешкото тяло загуби 6...8% влага над нормалната норма, телесната температура се повишава, кожата се зачервява, сърдечната дейност и дишането се ускоряват, появяват се мускулна слабост и световъртеж, започва главоболие. Загубата на 10% вода може да доведе до необратими промени в тялото, а загубата на 15...20% води до смърт, тъй като кръвта става толкова гъста, че сърцето не може да се справи с изпомпването й. Сърцето трябва да изпомпва около 10 000 литра кръв на ден. Човек може да живее без храна около месец, но без вода - само няколко дни. Реакцията на тялото при липса на вода е жажда. В този случай чувството на жажда се обяснява с дразнене на лигавицата на устата и фаринкса поради значително намаляване на влажността. Има и друга гледна точка за механизма на формиране на това усещане. В съответствие с него сигнал за намаляване на концентрацията на вода в кръвта се изпраща до клетките на мозъчната кора от нервните центрове, разположени в кръвоносните съдове.

Метаболизмът на водата в човешкото тяло се регулира от централната нервна система и хормони. Дисфункцията на тези регулаторни системи води до нарушаване на водния метаболизъм, което може да доведе до оток на тялото. Разбира се, различните тъкани на човешкото тяло съдържат различно количество вода. Най-богатата на вода тъкан е стъкловидното тяло на окото, което съдържа 99%. Най-беден е зъбният емайл. Съдържа само 0,2% вода. В мозъчната материя има много вода.

Макронутриенти

Макроелементите включват K, Na, Ca, Cl. Например при човек с тегло 70 кг съдържа (в грамове): калций - 1700, калий - 250, натрий - 70.

Високото съдържание на калций в човешкото тяло се обяснява с факта, че той се съдържа в значителни количества в костите под формата на калциев хидроксифосфат - Ca 10 (PO 4) 6 (OH) 2 и дневният му прием за възрастен е 800-1200 мг.

Концентрацията на калциевите йони в кръвната плазма се поддържа много прецизно на ниво 9-11 mg% и при здрав човек рядко варира с повече от 0,5 mg% над нормалното ниво, като е един от най-прецизно регулираните фактори на вътрешния среда. Тесните граници, в които се колебае съдържанието на калций в кръвта, се дължат на взаимодействието на два хормона - паратиреоиден хормон и тирокалцитонин. Намаляването на нивото на калций в кръвта води до повишена вътрешна секреция на паращитовидните жлези, което е придружено от увеличаване на притока на калций в кръвта от костните му депа. Напротив, увеличаването на съдържанието на този електролит в кръвта инхибира освобождаването на паратиреоиден хормон и засилва образуването на тирокалцитонин от парафоликуларните клетки на щитовидната жлеза, което води до намаляване на количеството калций в кръвта. При хора с недостатъчна интрасекреторна функция на паращитовидните жлези се развива хипопаратериоза с понижаване на нивото на калций в кръвта. Това предизвиква рязко повишаване на възбудимостта на централната нервна система, което е придружено от гърчове и може да доведе до смърт. Хиперфункцията на паращитовидните жлези причинява повишаване на калция в кръвта и намаляване на неорганичния фосфат, което е придружено от разрушаване на костната тъкан (остеопороза), мускулна слабост и болка в крайниците.

НАТРИЙ и КАЛИЙ

жизненоважен необходими елементинатрий и калий функционират по двойки. Надеждно е установено, че скоростта на дифузия на Na и K йони през мембраната в покой е малка, разликата в техните концентрации извън клетката и вътре в крайна сметка трябва да се изравни, ако в клетката няма специален механизъм, който осигурява активно отделяне („изпомпване“) от протоплазмата на проникващи в нея натриеви йони и въвеждане („изпомпване“) на калиеви йони. Този механизъм се нарича натриево-калиева помпа.

За да се поддържа йонната асиметрия, натриево-калиевата помпа трябва да изпомпва натриеви йони от клетката срещу концентрационния градиент и да изпомпва калиеви йони в нея и следователно да върши определено количество работа.

Директният източник на енергия за помпата е разграждането на богатите на енергия фосфорни съединения - АТФ, което се случва под въздействието на ензима - аденозинтрифосфатаза, локализиран в мембраната и активиран от натриеви и калиеви йони. Инхибирането на активността на този ензим, причинено от определени вещества, води до нарушаване на помпата. Интересно е, че с напредване на възрастта на тялото градиентът на концентрацията на калиеви и натриеви йони на границата на клетката намалява и когато настъпи смърт, той се изравнява.

Микроелементи

Те включват гореспоменатата серия от 22 химически елемента, които задължително присъстват в човешкото тяло. Имайте предвид, че повечето от тях са метали, а основният метал е желязото.

Въпреки факта, че съдържанието на желязо в човек с тегло 70 kg не надвишава 5 g, а дневният прием е 10 - 15 mg, то играе специална роля в живота на тялото.

Желязото заема много специално място, тъй като не се влияе от отделителната система. Концентрацията на желязо се регулира единствено чрез абсорбция, а не чрез екскреция. В тялото на възрастен около 65% от цялото желязо се съдържа в хемоглобина и миоглобина, по-голямата част от останалата част се съхранява в специални протеини (феритин и хемосидерин) и само много малка част се намира в различни ензими и транспортни системи.

Хемоглобин и миоглобин

Хемоглобинът играе важна роля в организма като преносител на кислород и участва в транспортирането на въглероден диоксид. Общо съдържаниехемоглобинът е 700g, а кръвта на възрастните съдържа средно около 14 - 15%.

Хемоглобинът е комплекс химическо съединение(моларно тегло 68,800). Състои се от протеина глобин и четири молекули хем. Молекулата хем, съдържаща железен атом, има способността да прикрепя и дарява молекула кислород. В този случай валентността на желязото, към което се добавя кислород, не се променя, т.е. желязото остава двувалентно.

Оксихемоглобинът е малко по-различен по цвят от хемоглобина, така че артериалната кръв, съдържаща оксихемоглобин, е яркочервена. Освен това, колкото по-ярко ставаше, толкова по-пълно се насищаше с кислород. Съдържаща венозна кръв голям бройнамален хемоглобин, има тъмно черешов цвят.

Метхемоглобинът е окислителен хемоглобин, по време на образуването на който валентността на желязото се променя: двувалентното желязо, което е част от молекулата на хемоглобина, се превръща в тривалентно желязо. Ако в тялото има голямо натрупване на метхемоглобин, доставянето на кислород до тъканите става невъзможно и настъпва смърт от задушаване.

Карбоксихемоглобинът е съединение на хемоглобина с въглероден окис. Тази връзка е приблизително 150 - 300 пъти по-силна от връзката на хемоглобина с кислорода. Следователно примесването на дори 0,1% въглероден окис във вдишания въздух води до факта, че 80% от хемоглобина се свързва с въглероден окис и не свързва кислород, което е опасно за живота.

Миоглобин. Миоглобинът се намира в скелетния и сърдечния мускул. Способен е да свързва до 14% от общото количество кислород в тялото. Това свойство играе важна роля при снабдяването на работещите мускули с кислород. Ако при свиване на мускула неговите кръвоносни капиляри се притискат и кръвотокът в някои области на мускула спира, снабдяването с кислород на мускулните влакна се поддържа за известно време.

Трансферин

Трансферинът е клас желязо-свързващи молекули. Най-изследваният - серумен трансферин - е транспортен протеин, който пренася желязото от хемоглобиновите фрагменти на далака и черния дроб до костния мозък, където хемоглобинът се синтезира отново в специални области. Целият серумен трансферин, свързващ само 4 mg желязо наведнъж, пренася около 40 mg желязо дневно към костния мозък - много важно доказателство за неговата ефективност като транспортен протеин. Пациенти с генетично обусловени нарушения в синтеза на трансферин страдат от желязодефицитна анемия, нарушения на имунната система и интоксикация от излишък на желязо!

Трансферинът е гликопротеин с молекулно тегло около 80 000. Състои се от една полипептидна верига, нагъната така, че да образува две компактни секции, всяка от които е в състояние да свърже един железен (III) йон. Вярно е, че свързването на желязото е възможно само със свързването на анион. При липса на подходящ анион, железният катион не се свързва с трансферина. В повечето случаи карбонатът се използва за това в природата, въпреки че други аниони, като оксалат, малонат и цитрат, също са способни да активират мястото на свързване на метала.

Високата стабилност на железния комплекс с трансферин го прави отличен носител, но също така поставя проблема с освобождаването на желязо от комплекса. Много от добрите хелатиращи агенти са малко полезни като медиатори на освобождаването на желязо. Най-ефективният от тях беше пирофосфатът. Като се има предвид съществената роля на свързването на желязото с трансферина, би било логично да се предположи, че улавянето на аниони трябва да е в основата на всеки механизъм за освобождаване на желязо, но не е открита връзка между способността за изместване на карбонат в трансфериновия комплекс и тяхната ефективност като медиатор на желязото освобождаване. В транспортната система на микробите освобождаването на железни йони от носителя се причинява от тяхното редуциране до Fe (II), но, както е надеждно установено, желязото се освобождава от трансферина под формата на Fe (III).

Приемът на желязо става по време на каталитичното окисление на Fe (II) до Fe (III) от апоферитин, а освобождаването става по време на редукция на Fe (II) с редуцирани флавини. В повечето клетки синтезът на феритин се ускорява значително в присъствието на желязо; в клетките на черния дроб на плъхове, синтезът на субединици се извършва за 2 - 3 минути.

Липсата на мед в тялото води до разрушаване кръвоносните съдове, патологичен растеж на костите, дефекти в съединителната тъкан. Освен това се смята, че дефицитът на мед е една от причините за рак. В някои случаи лекарите свързват рака на белия дроб при по-възрастните хора със свързаното с възрастта намаляване на медта в организма. Знае се много за транспорта на медта в тялото. Значителна част от медта е под формата на церулоплазмин. Съдържанието на мед в организма варира от 100 до 150 mg с най-висока концентрация в мозъчния ствол. Високата консумация на мед води до дефицит и е неблагоприятна за хората. Прогресиращо мозъчно заболяване при деца (синдром на Менкес) е свързано с дефицит на мед, тъй като при заболяването липсва медсъдържащ ензим. Известни подобрения в състоянието на тези пациенти са получени с въвеждането на мед. Прекомерното количество мед в организма също е неблагоприятно и води до развитие тежки заболявания. При болестта на Уилсън съдържанието на мед се увеличава почти 100 пъти в сравнение с нормалното. Медта се намира в много тъкани, но е особено изобилна в черния дроб, бъбреците и мозъка. Може да се види на роговицата под формата на кафяви или зелени кръгове. Сега е установено, че първоначално излишните концентрации на мед се появяват в черния дроб, след това в нервна система, проявите на нарушения на тези органи се появяват в същия ред. Симптомите на болестта на Уилсън включват цироза на черния дроб, загуба на координация, тежки тремори и прогресиращ кариес. Тежестта на симптомите зависи от съдържанието на мед. Намаляване на клиничните симптоми може да се постигне чрез използване на хелатиращи агенти, които премахват излишните запаси от мед. Самият факт, че симптомите изчезват след такава терапия, означава, че мозъчната деструкция е по-скоро биологичен процес, отколкото структурен.

Въпреки генетично зависимия характер на заболяването, не винаги се наблюдава отлагане на мед в тъканите. Медта се отлага в някои медни протеини в черния дроб; при болестта на Уилсън синтезът на апоцерулоплазмин е нарушен по такъв начин, че медта не може да се свърже с тези протеини и започва да се отлага на други места. Ясно е, че това не може да служи като единственото обяснение, тъй като при редица пациенти нивото на церулоплазмин е леко понижено. В допълнение, медта се намира в големи количества в черния дроб на новородените, като 2% от общата мед е свързана с протеини. След три месеца концентрацията намалява до нормални нива, след което черният дроб е в състояние да синтезира протеина цирулоплазмин. Има и друга гледна точка за болестта на Уилсън: структурата на протеина металотеонин при болестта на Уилсън е нарушена и това води до повишено свързване на медни йони, което от своя страна води до нарушаване на резервите и транспорта на медта в тялото. Повишено свързване на медта от металотионеин е доказано при пациенти с болестта на Wilson.

Когато лекувате болестта на Wilson, яжте храни с ниско съдържание на мед и използвайте хелатиращи агенти, особено пенисиламин.

При много други заболявания се наблюдава увеличение на серумната мед: например при инфекциозен хепатит се наблюдава увеличение на серумната мед 3 пъти спрямо нормата - 350 µg/100 ml. това се дължи на натрупването на церулоплазмин. Увеличаване на медта в кръвта се наблюдава при заболявания като левкемия, лимфом, ревматоиден артрит, цироза и нефрит. Високите нива на мед могат да бъдат свързани с различни събития и откриването на високи серумни концентрации на мед има диагностична стойност само когато се разглежда заедно с други изследвания. Трябва да се направи анализ на концентрацията на медни йони, за да се оцени ефективността на лечението, тъй като нивото на мед е право пропорционално на тежестта на заболяването. Това важи за хепатита и злокачествените заболявания.

Цинкът е от голямо значение за човешкия организъм, като в тялото се съдържат средно около 3g, а дневният прием е 15mg. Дефицитът на цинк при хората се изразява в загуба на апетит, нарушения в скелета и растежа на косата, увреждане на кожата и забавен пубертет. В няколко случая дефицитът на цинк е довел до тежки нарушения в сетивния апарат на хората, изразяващи се в изкривяване на вкуса и обонянието. При тези пациенти симптомите на анорексия и нарушена физиологична токсичност могат да бъдат облекчени чрез хранителни добавки с цинк. Цинкът играе важна роля при заздравяването на рани. При недостиг на цинк този процес е бавен поради намаляване на синтеза на протеини и колаген. От това следва, че за подобряване на заздравяването на рани цинкът трябва да се добави към диетата на пациенти с дефицит на елемента.

Обърнахме голямо внимание на ролята на металите. Трябва обаче да се има предвид, че някои неметали също са абсолютно необходими за функционирането на тялото.

Силицият също е основен микроелемент. Това е потвърдено от внимателни проучвания на храненето на плъхове с различни диети. Плъховете наддават значително на тегло, когато натриевият метасиликат (Na2(SiO)3.9H2O) се добавя към диетата им (50 mg на 100 g). Пилетата и плъховете се нуждаят от силиций за растеж и развитие на скелета. Липсата на силиций води до нарушаване на структурата на костите и съединителната тъкан. Както се оказа, силицийът присъства в онези области на костта, където протича активна калцификация, например в костообразуващите клетки, остеобластите. С възрастта концентрацията на силиций в клетките намалява.

Малко се знае за процесите, в които участва силиций в живите системи. Там той е под формата на силициева киселина и вероятно участва в реакции на омрежване на въглерод. При хората най-богатият източник на силиций се оказва хиалуроновата киселина от пъпната връв. Съдържа 1,53 mg свободен и 0,36 mg свързан силиций на грам.

Дефицитът на селен причинява смърт на мускулните клетки и води до мускулна недостатъчност, по-специално сърдечна недостатъчност. Биохимичното изследване на тези състояния доведе до откриването на ензима глутатион пероксидаза, който разрушава пероксидите. Липсата на селен води до намаляване на концентрацията на този ензим, което от своя страна причинява окисление на липидите. Способността на селена да предпазва от отравяне с живак е добре известна. Много по-малко известен е фактът, че има връзка между високото съдържание на селен в диетата и ниската смъртност от рак. Селенът се включва в диетата на човека в количество от 55 - 110 mg годишно, а концентрацията на селен в кръвта е 0,09 - 0,29 µg/cm3. Когато се приема през устата, селенът се концентрира в черния дроб и бъбреците. Друг пример за защитния ефект на селена срещу интоксикация с леки метали е способността му да предпазва от отравяне с кадмиеви съединения. Оказа се, че както в случая с живака, селенът принуждава тези токсични йони да се свързват с йонни активни центрове, с тези, върху които се намират токсичен ефектникакъв ефект.

Хлор и бром

Халогенните аниони се различават от всички останали по това, че са прости, а не оксо аниони. Хлорът е изключително разпространен, той може да преминава през мембраната и играе важна роля в поддържането на осмотичния баланс. Хлорът присъства под формата на солна киселина в стомашния сок. Концентрацията на солна киселина в стомашния сок на човека е 0,4-0,5%.

Има известни съмнения относно ролята на брома като микроелемент, въпреки че неговият седативен ефект е надеждно известен.

Флуорът е абсолютно необходим за нормалния растеж, а недостигът му води до анемия. Много вниманиебеше обърнато на метаболизма на флуора във връзка с проблема със зъбния кариес, тъй като флуорът предпазва зъбите от кариес.

Зъбният кариес е изследван достатъчно подробно. Започва с образуването на петно ​​върху повърхността на зъба. Киселините, произведени от бактерии, разтварят зъбния емайл под петното, но, колкото и да е странно, не от повърхността му. Често горната повърхност остава непокътната, докато областите отдолу не бъдат напълно унищожени. Предполага се, че на този етап флуоридният йон може да улесни образуването на апатит. По този начин се реминелизират започналите щети.

Флуоридът се използва за предотвратяване на разрушаването на зъбния емайл. Можете да добавите флуорид към пастата за зъби или директно да третирате зъбите си с нея. Концентрацията на флуор, необходима за предотвратяване на кариес, е питейна водаоколо 1 mg/l, но нивото на консумация зависи не само от това. Използването на високи концентрации на флуор (повече от 8 mg/l) може да повлияе неблагоприятно на деликатните равновесни процеси на образуване на костна тъкан. Прекомерното усвояване на флуорид води до флуороза. Флуоридът води до дисфункция на щитовидната жлеза, инхибиране на растежа и увреждане на бъбреците. Дългосрочното излагане на флуорид в тялото води до минерализация на тялото. В резултат на това се деформират костите, които дори могат да растат заедно и се получава калцификация на връзките.

Основната физиологична роля на йода е участието му в метаболизма на щитовидната жлеза и присъщите й хормони. Способността на щитовидната жлеза да натрупва йод е присъща и на слюнчените и млечните жлези. А също и към някои други органи. В момента обаче се смята, че йодът играе водеща роля само в живота на щитовидната жлеза.

Липсата на йод води до характерни симптоми: слабост, пожълтяване на кожата, усещане за студ и сухота. Лечението с тиреоидни хормони или йод премахва тези симптоми. Липсата на хормони на щитовидната жлеза може да доведе до увеличаване на щитовидната жлеза. В редки случаи (натоварване в тялото на различни съединения, които пречат на усвояването на йод, например тиоцианат или антитиреоидния агент гоитрин, намиращ се в различни видове зеле), се образува гуша. Липсата на йод оказва особено силно влияние върху здравето на децата – те изостават във физическото и умствено развитие. Диета с недостиг на йод по време на бременност води до раждане на деца с хипотиреоидизъм (кретин).

Излишъкът от хормони на щитовидната жлеза води до изтощение, нервност, тремор, загуба на тегло и прекомерно изпотяване. Това се дължи на повишаване на активността на пероксидазата и следователно на повишаване на йодирането на тиреоглобулините. Излишните хормони могат да бъдат следствие от тумор на щитовидната жлеза. По време на лечението се използват радиоактивни изотопи на йод, които лесно се абсорбират от клетките на щитовидната жлеза.

Неорганичните съединения, съставляващи само 6% от общото тегло на човек, са основни вещества, които осигуряват хомеостазата на тялото. Всички химически елементисе делят на макро-, микро- и ултрамикро елементи. Всяка промяна на съдържанието химикаликакто в посока увеличаване, така и намаляване води до метаболитни нарушения.

Сред многобройните серии от регулации, характерни за висшите животни и човека, най-точно работят тези, които осигуряват постоянството на минералния състав на кръвната плазма. Още в прототипите на животинския свят, в много ранните етапи на еволюцията, клетките и всички сложни вътреклетъчни биохимични процеси, които осигуряват живота, са адаптирани към определена част от йони във външната среда. Биологичната еволюция протича под непрекъснато влияние на промените в неживата природа. За някои същества това се състои в преструктуриране на клетъчните процеси след промяна в солния състав на водната среда. Други, които доведоха до прогресивно развиващ се клон на животинския свят, развиха специални физиологични механизми, които позволиха да се поддържа постоянството на състава на междуклетъчната течност и кръвната плазма (така наречената вътрешна среда на тялото) и по този начин предоставят оптимални условияза функционирането на всички клетки на тялото, особено мозъчните клетки. Тъй като клетката е отделена от извънклетъчната течност чрез мембрана, която е пронизана от протеинови структури - пори, които са лесно пропускливи за вода, но не и за повечето други компоненти, тогава ако има разлика в концентрациите на веществата, водата се движи в сектор с по-висока концентрация на разтвора според законите на осмозата. Всяка промяна в обема на клетката (набъбване при навлизане на вода или свиване при загуба) ще бъде придружено от нарушаване на биохимичните вътреклетъчни процеси.

В тялото водата се разпределя вътре и извън клетките. Извънклетъчната течност съдържа приблизително 1/3 от цялата вода, съдържа много натриеви йони, хлориди и бикарбонати; В вътреклетъчната течност, която включва 2/3 от водните резерви, са концентрирани калиеви, фосфатни естерни аниони и протеини.

Водата влиза в човешкото тяло в две форми: под формата на течност - 48%, и като част от твърда храна - 40%. Останалите 12% се образуват в процесите на метаболизма на хранителните вещества. Процесът на обновяване на водата в тялото протича с висока скорост: например 70% от водата в кръвната плазма се обновява за 1 минута. Всички тъкани на тялото участват във водния обмен, но най-интензивно - бъбреците, кожата, белите дробове и стомашно-чревния тракт. Основният орган, който регулира водно-солевия метаболизъм, са бъбреците, но трябва да се има предвид, че количеството и съставът на отделената урина може да варира значително. В зависимост от условията на работа и състава на консумираната течност и храна, количеството на урината може да варира от 0,5 до 2,5 литра на ден. Загубата на вода през кожата става чрез изпотяване и директно изпарение. IN последният случайОбикновено на ден се отделят 200-300 ml вода, докато количеството на потта зависи до голяма степен от условията на околната среда и естеството на физическата активност. С издишания въздух през белите дробове се отделя до 500 ml вода под формата на пара. Това количество се увеличава с увеличаване на физическия стрес върху тялото. Обикновено вдишаният въздух съдържа 1,5% вода, докато издишаният въздух съдържа около 6%. Активна роля в регулирането на водно-солевия метаболизъм играе стомашно-чревният тракт, в който непрекъснато се отделят храносмилателни сокове, като общото им количество може да достигне 8 литра на ден. Повечето от тези сокове се абсорбират отново и не повече от 4% се отделят от тялото с изпражненията. Органите, участващи в регулирането на водно-солевия метаболизъм, включват черния дроб, който е способен да задържа големи количества течност.

Когато човек, особено спортист, загуби течности, се появяват определени симптоми. Загубата на 1% вода причинява жажда; 2% – намаляване на издръжливостта; 3% – намаляване на силата; 5% – намалено слюноотделяне и образуване на урина, ускорен пулс, апатия, мускулна слабост, гадене. В резултат на интензивна физическа активност в тялото на спортистите протичат едновременно два процеса: образуването на топлина и отделянето й чрез излъчване в средаи чрез изпаряване на потта от повърхността на тялото и нагряване на вдишания въздух. При изпотяване и изпаряване на 1 литър пот тялото отделя 600 kcal. Този процес е придружен от охлаждане на кожата. В резултат на това се регулира телесната температура. Заедно с потта се отделят и минерални соли (обикновено спортистите казват, че потта е солена и изгаря очите). Под въздействието на тренировките тялото се адаптира към условията както на загряващ, така и на охлаждащ микроклимат. Терморегулацията на спортиста по време на мускулна работа е тясно свързана със състоянието на водно-солевия метаболизъм и изисква повишена консумация на течности под формата на специални напитки.

Водата не е източник на енергия, но постъпването й в тялото е предпоставканормалната му жизнена дейност. Количеството вода при възрастен е 65% от общото телесно тегло, при дете е 7580%. Той е неразделна част от вътрешната среда на тялото, универсален разтворител и участва в регулирането на телесната температура. По-голямата част от водата в кръвта е 92%, в вътрешни органисъдържанието му е 7686%, в мускулите - 70%, по-малко в мастната тъкан - 30% и в костите - 22%.

Дневната нужда от вода за възрастен е 2-2,5 литра. Това количество се състои от вода, консумирана при пиене (1 l), съдържаща се в храната (1 l) и образувана по време на метаболизма (300-350 ml). Основните органи, които отделят вода от тялото, са бъбреците, потните жлези, белите дробове и червата. Бъбреците отделят 1,21,5 литра вода с урина на ден. Потните жлези отделят 500-700 ml вода в потта. Белите дробове отстраняват 350 ml вода под формата на водна пара; при дълбоко и бързо дишане това количество се увеличава до 700-800 ml. 100-150 ml се екскретират през червата с изпражнения. Когато възникне чревна дисфункция (диария), тялото може да загуби големи количества вода, което води до дехидратация.

Нормалната дейност на тялото се характеризира с поддържане на водния баланс, т.е. количеството вода, което влиза, е равно на количеството вода, което излиза. Ако от тялото се отделя повече вода, отколкото влиза, се появява чувство на жажда. Детският организъм бързо натрупва и бързо губи вода. Това се дължи на интензивния растеж, физиологичната незрялост на бъбреците и невроендокринните механизми за регулиране на водния метаболизъм. В същото време загубата на вода и дехидратацията при децата са много по-високи, отколкото при възрастните, и до голяма степен зависят от освобождаването на вода през белите дробове и кожата. Отделянето на вода на ден може да достигне 50% от обема на приетата течност, особено при прегряване на детето. Загубите на вода при децата достигат 1,3 g/kg на час, а при възрастните са 0,5 g/kg на час. Такава значителна загуба на вода предизвиква по-голяма нужда при децата, отколкото при възрастните, да я попълнят. Недостатъчният прием на вода може да доведе до „солена треска“, т.е. до повишаване на телесната температура. Нуждата от вода на 1 кг телесно тегло намалява с възрастта. На 3 месеца детето се нуждае от 150-170 g вода на 1 kg тегло, на 2 години - 95 g, на 13 години - 45 g.

Регулирането на водния метаболизъм се осъществява по неврохуморален път. Центърът за жажда се намира в хипоталамуса. Водният баланс се регулира от минералкортикоиди (надбъбречна кора) и антидиуретичен хормон (хипоталамус).

Обмен на енергия. Разход на енергия за растежа и развитието на тялото на детето. Терморегулация, възрастови особености

Енергията се освобождава, когато хранителните вещества се разграждат и окисляват до крайни продукти. Един от най-важните показатели за интензивността на метаболитните процеси в организма е основната метаболитна скорост, която се отнася до нивото на метаболитните реакции при стайна температура и в пълен покой. Определя се в легнало положение, на празен стомах, при комфортна температура. Размерът на основния метаболизъм зависи от възрастта, пола и затлъстеността. Средно за мъжете е 71 407 560 kJ на ден, за жените - 64 206 800 kJ. За всеки човек основната скорост на метаболизма е постоянна.

При нормални условия на живот, интензивността на метаболизма се влияе от различни фактори и най-вече от мускулната активност. Следователно нивото на метаболизма в естествени условия - общият метаболизъм - значително надвишава основния.

При липса на енергийно ценна храна организмът първо използва резервните въглехидрати и мазнини, а след това мускулните протеини. Енергийният обмен се регулира от хипоталамуса и съответните центрове на мозъчната кора. Хуморалната регулация се осигурява от тироксин и трийодтиронин (щитовидна жлеза) и адреналин (надбъбречна медула).