Біохімічний склад крові в нормі та при патології

БІОХІМІЧНИЙ СКЛАД КРОВІ В НОРМІ ТА ПРИ nПАТОЛОГІЇ.  БІЛКИ КРОВІ.  НЕБІЛКОВІ АЗОТОВМІСНІ ТА БЕЗАЗОТИСТІ nОРГАНІЧНІ КОМПОНЕНТИ КРОВІ. БІОХІМІЧНІ ФУНКЦІЇ ПЕЧІНКИ. МЕТАБОЛІЗМ ПОРФІРИНІВ: nОБМІН ЖОВЧНИХ ПІГМЕНТІВ, БІОХІМІЯ ЖОВТЯНИЦЬ. ДОСЛІДЖЕННЯ nФІЗИКО-ХІМІЧНИХ ВЛАСТИВОСТЕЙ НОРМАЛЬНОЇ СЕЧІ ТА ВИЯВЛЕННЯ ПАТОЛОГІЧНИХ nКОМПОНЕНТІВ СЕЧІ

 

БІОХІМІЯ nКРОВІ

 

Кров – найбільш спеціалізована рідка nтканина, що циркулює в судинній системі й разом із лімфою та міжклітинним nпростором складає внутрішнє середовище організму. Кров поєднує біохімічні nпроцеси різних частин тіла в цілісну систему та підтримує постійність її nскладу.

У дорослої людини об’єм крові nстановить у середньому 5 л. nБільша частина крові бере участь у кровообігу, а менша знаходиться в окремих nорганах (депо). На сухий залишок крові припадає 16-17 % (850 г). За масою кров в nорганізмі перевершують тільки м’язи і кістки.

Якщо загальмувати згортання крові й nвідцентрифугувати її, то вона розділиться на два шари: 1) верхній – рідкий, із nжовтим відтінком – плазма. На неї припадає 55 % об’єму крові; 2) нижній – nклітини крові (45 %). Осіла кров утворює згусток, що скорочується, над nяким розміщується прозора рідина. Це сироватка (дефібринована плазма).

Відносна густина цільної крові – n1,050-1,064; плазми – 1,024‑1,030; клітин – 1,080-1,097. Крові притаманна nвисока в’язкість завдяки високому вмісту білка й еритроцитів. Осмотичний тиск nкрові, зумовлений сумою всіх розчинних речовин, що знаходяться в одиниці об’єму nпри температурі 37 °С, складає приблизно 7,6 атм. Він спричинений хлоридом nнатрію та іншими низькомолекулярними речовинами крові. Вклад білків, переважно nальбуміну, в цю величину незначний – 0,03 атм. Він називається nколоїдно-осмотичним, або онкотичним, тиском крові. Кров, проходячи через різні nтканини й органи, забезпечує їх поживними речовинами, забирає від них nвідпрацьовані метаболіти, так звані “метаболічні шлаки”, які несуть nінформацію про стан організму. Тому кров вважають “внутріш­нім дзеркалом nорганізму”, яке показує стан метаболізму всього організму. Через ці nпричини в клініці та в наукових цілях аналіз крові широко за­сто­совують для nдіагностики захворювань і контролю ефективності лікування.

Кров виконує такі nфункції:

1) транспорт газів n– перенесення із легень до тканин кисню, а у зворотному напрямку – вуглекислого nгазу;

2) транспорт nпоживних речовин до всіх клітин організму (глюкози, амінокислот, жирних кислот, nвітамінів, кетонових тіл, мікроелементів та ін.). Із різних органів кров nвиносить до нирок кінцеві продукти обміну – сечовину, сечову кислоту, nбілірубін, креатинін тощо. Звідси вони виділяються з організму;

3) регуляторна або nгормоноїдна функція, пов’язана з утворенням у крові місцевих гормонів n(гормоноїдів), що переносяться з місця виникнення до місця їх дії, тобто до nклітин-мішеней;

4) nтерморегуляторна функція – обмін теплом між тканинами і ­кров’ю;

5) осмотична nфункція – підтримання осмотичного тиску в судинах;

6) захисна nфункція, зумовлена наявністю в крові антитіл та фагоцитарною функцією nлейкоцитів;

7) детоксикаційна n– знешкодження токсичних речовин, пов’язане з активним їх розщепленням за nдопомогою ферментів крові.

Основні компоненти цільної крові і nплазми людини наведено в таблицях.

У крові розрізняють два види клітин – nбілі й червоні кров’яні тільця. Перші називаються білокрівцями, або лейкоцитами. nЇх вміст в дорослих людей складає 4000-9000 клітин в 1 мкл крові.

Другий вид nкров’яних тілець – це червонокрівці, або еритроцити, їх вміст у периферичній nкрові знаходиться в межах 4,5-5•10¹². Крім того, в крові знаходяться nще так звані кров’яні пластинки, або тромбоцити. Розглянемо біохімічні nособливості та призначення кожного з названих видів клітин.

Лейкоцити

Лейкоцити (білі кров’яні тільця) захищають організм від nмікроорганізмів, вірусів та сторонніх речовин, тобто забезпечують імунний nстатус організму.

Лейкоцити ділять на дві групи – гранулоцити n(зернисті) й агранулоцити (незернисті). До гранулоцитів відносять нейтрофіли, nеозинофіли і базофіли, а в групу агранулоцитів входять моноцити і лімфоцити.

Нейтрофіли

Нейтрофіли складають 60-70 % від усіх nлейкоцитів. Основне їх призначення – захист організму від мікроорганізмів і nвірусів. У нейтрофілах є сегментоване ядро, ендоплазматичний nретикулум (слаборозвинений), який не містить рибосом, мало мітохондрій, добре nрозвинений апарат Гольджі та сотні різних гранул. Більші за розмі­ром гранули nмають пероксидази і гідролази з оптимумом активності в кислому рН. Малим nгранулам властиві лужна фосфатаза, лізоцим, лактоферин і білки катіонної nприроди.

Нейтрофільний гранулоцит

Нейтрофіли утворюються із стовбурових nклітин – мієлобластів кісткового мозку. Вони переходять у кровообіг, а nзвідси – в різні тканини. В тканинах нейтрофіли живуть до двох днів, а потім nгинуть. Припускають, що із тканин вони переміщуються на поверхню слизових nоболонок (зокрема шлунково-кишкового тракту), звідки виводяться з організму.

http://www.youtube.com/watch?v=EpC6G_DGqkI&feature=related

 

Головним джерелом енергії nнейтрофілів є глюкоза, яка або прямо утилізується, або перетворюється в nглікоген. Більше енергії ­виробляється гліколітично (90 %), незначна частина nглюкози перетворюється в пентозофосфатному циклі. Під час фагоцитозу nвідбувається не тільки посилення метаболізму глюкози, але й активація nпротеолізу, спрямованого на деградацію білкових антигенів. Одночасно nспостерігається відновлення фосфатидної кислоти та інозитвмісних nфосфогліцеридів, що вказує, очевидно, на причетність цих фосфатидів до nфункціонування мембран. Фагоцитоз супроводжується посиленням гліколізу та nпентозофосфатного циклу. Але особливо зростає інтенсивність поглинання кисню нейтрофілами – nтак званий спалах дихання.

Нейтрофіли містять ще ряд пристосувань, nщо дозволяють їм активно фагоцитувати мікроорганізми. Сюди необхідно nвіднести і високу концентрацію Н⁺, що утворюються з лактату – nкінцевого продукту гліколізу. За декілька хвилин фагоцитозу рН знижується до n4-5, що діє бактерицидно. З іншого боку, таке рН активує лізосомальні nгідролази, які розкладають мертві мікробні тіла. У цьому їм допомагає лізоцим n(амінополісахаридаза), що розщеплює полісахаридні ланцюги пептидгліканового nшару клітинної стінки.

Бактерицидні nвластивості проявляє і комплекс основних білків, який називається фагоцитином n(він діє при низьких значеннях рН), а також залізовмісний комплекс лактоферин.

Сприяють nнейтрофілам у функції фагоцитозу і лейкотрієни (похідні арахідонової кислоти) nшляхом стимуляції хемотаксису.

Таким чином, у nфагоцитозі нейтрофілів беруть участь багато чинників ферментативного і nнеферментативного характеру і з різним механізмом дії.

 

Базофіли

Базофіли складають n1-5 % від усіх лейкоцитів крові. Активно утворюються в кістковому мозку при nалергії. Базофіли беруть участь в алергічних реакціях, у згортанні крові та nвнутрішньосудинному ліполізі. Мають апарат синтезу білка, який працює за nрахунок енергії дихання. Вони синтезують медіатори алергічних реакцій – nгістамін і серотонін, які при алергії викликають місцеве запалення. Гепарин, що nутворюється в базофілах, запобігає згортанню крові та активує внутрішньосудинну nліпопротеїнліпазу, яка розщеплює триацилгліцерин.

 

Еозинофіли

На них припадає 3-6 % від усіх nлейкоцитів. Еозинофіли, як і нейтрофіли захищають клітини від мікроорганізмів: nмістять мієлопероксидазу, лізосомальні гідролази.

 

Про відношення еозинофілів до nалергічних реакцій свідчить зростання їх кількості при сенсибілізації nорганізму, наприклад, за бронхіальної астми, гельмінтозів. Вони здатні nнагромаджувати і розкладати гістамін, “розчиняти” тромби з участю nпрофібринолізину та брадикінін-кінінази.

 

Моноцити

Утворюються в nкістковому мозку. Вони складають 4-8 % від усіх лейкоцитів.

Період перебування nмоноцитів у крові становить 22 години, а далі спостерігається експоненціальне nзниження їх вмісту, вони виходять у тканини і нагромаджуються при запаленні. За nфункцією їх називають макрофагами. Тканинні макрофаги походять від моноцитів nкрові. Залежно від місця знаходження їх називають: у печінці – nретикулоендотеліоцитами (купферовськими клітинами), в легенях – альвеолярними nмакрофагами, в проміжній речовині сполучної тканини – гістіоцитами тощо. nМоноцит – клітина, що має ядро та інші субклітинні органели.

 На відміну від нейтрофілів, у моноцитах nпереважає аеробний шлях одержання енергії. Гліколіз і пентозофосфатний шлях nперетворення глюкози мають другорядне значення. Моноцити характеризуються nшироким набором лізосомальних ферментів з оптимумом дії переважно в кислому nсередовищі. Головною функцією моноцитів і макрофагів є ендоцитоз і фагоцитоз. nВони фагоцитують мікробні клітини, віруси, індиферентні та агресивні частинки n(пил, SіО₂) та ін. На відміну від нейтрофілів, знищення поглинутих nчастинок відбувається не шляхом окиснення. Спочатку здійснюється негідролітичне nпорушення проникності й транспорту мембран мікроорганізмів, що призводить до nшвидкого їх знищення. Після цього починають діяти лізосомальні гідролази, які nперетворюють поглинуті частинки.

 

Лімфоцити

Вміст – 20-25 %, утворюються в лімфоїдній тканині або nтимусі, відіграють важливу роль у формуванні гуморального і клітинного імуні­тету. n

Лім­фоцити містять потужний апарат синтезу білків-імуноглобулінів, nенергію одержують, здебільшого, за рахунок гліколізу, рідше – аеробним ­шляхом. Синтез імуноглобулінів nвідбувається при кооперативному функціонуванні декількох груп клітин, які nутворюються в кістковому мозку. Клітини однієї групи – В-лімфоцити – залишають nкістковий мозок і заселяють периферичну лімфоїдну тканину. Інша група клітин, покинувши nкістковий мозок, потрапляє в тимус. Там вони перетворюються в Т-лімфоцити і nчерез кров переносяться в лімфоїдну тканину. n

Тромбоцити n(кров’яні пластинки)

Вміст – менше 1 n%, відіграють головну роль у процесі гемостазу. Утворюються внаслідок розпаду nмегакаріоцитів у кістковому мозку. Тривалість їх життя – 7-9 днів. Не дивлячись nна те, що тромбоцити не містять ядра, вони здатні виконувати практично всі nфункції клітини, крім синтезу ДНК. Саме через це їх nіноді називають клітинами, що не зовсім правильно. У цитоплазмі тромбоцитів nмістяться мітохондрії і два типи гранул: 1) щільні, в яких знаходяться АДФ, nАТФ, катехоламіни, серотонін; 2) альфа-гранули, вірогідно, лізосомальноі nприроди. Щільні гранули подібні на ендоплазматичний ретикулум, мають здатність nдо синтезу білків та часточок, що необхідні для виділення кальцію в середовище. nТромбоцити синтезують білки скоротливої системи: актин, міозин, тропонін, nтропоміозин. Їх скоротливі властивості проявляються відразу після активації nкров’яних пластинок з участю Са²⁺.

Жовтою nстрілкою позначений тромбоцит, білою – еритроцит

У них також утворюються nпростагландини і тромбоксани, які сприяють агрегації тромбоцитів і звуженню nсудин. Головним джерелом вуглеводів у тромбоцитах є глікоген. Він зазнає nглікогенолізу, а далі – окиснення в мітохондріях із виділенням енергії. nПентозофосфатним шляхом перетворюється приблизно 25 % глюкози.

До основних реакцій тромбоцитів nвідносяться: адгезія, агрегація і секреція (з гранул). Під час адгезії n(злипання) відбувається прикріплення тромбоцитів до колагену або nсубендотеліальної базальної мембрани, яка містить колагенові волокна. Агрегація nтромбоцитів індукується тромбіном, колагеном при наявності Са²⁺ і nтурбулентним рухом тромбоцитів. Інгібують агрегацію ацетилсаліцилова кислота n(аспірин), ц-АМФ та простагландини Е₁ і Р₂.

За умов пошкодження судин або їх nендотелію тромбоцити через декілька секунд змінюють свою форму і закривають nпошкоджену поверхню (реакція з колагеном). Наступна агрегація тромбоцитів nпризводить до утворення тромбоцитарного тромбу, до якого приєднується nнерозчинний фібрин і заповнює простір між коагульованими тромбоцитами, остання nстадія процесу – контракція (ретракція) згустка кро­ві – здійснюється з nучастю скоротливих білків (актоміозин), АТФ, фібриногену й іонів кальцію.

Протидіють агрегації тромбоцитів чинники, що виділяються nендотеліальними клітинами судинної стінки: АДФаза, простациклін (простагландин nІ₂), оксид азоту NO. nПростациклін і NO nпотенціюють антитромбоцитарні ефекти один одного.

 

Еритроцити

У крові людини міститься 25 трлн. еритроцитів. Основну свою nфункцію – перенесення О₂ і СО₂ – вони виконують завдяки nтому, що містять 34 % гемоглобіну, а на суху масу клітин – 95 %.

http://www.youtube.com/watch?v=WXOBJEXxNEo&feature=related

Загальний вміст гемоглобіну у крові дорівнює 130-160 г/л, і якщо б nгемоглобін був просто розчинний у плазмі, то розчин був би надто в’язким і його nважко було б проштовхнути через судини.

Утворюються еритроцити в червоному кістковому мозку із стовбурових nклітин, які послідовно проходять стадії еритробластів, пронормо­бластів, nнормобластів до зрілих еритроцитів – нормоцитів. У процесі nеритропоезу клітини-попередники зменшуються в розмірах. Їх ядра у кінці процесу nруйнуються і виштовхуються з клітин. До завершення до­зрівання клітини містять nбагато глобінової мРНК і активно синтезують гемоглобін, а в повністю зрілих nеритроцитах рибосоми зникають. Крім того, еритроцити втрачають мітохондрії. nТаким чином, в обміні речовин в еритроцитах кисень не використовується. nЕнергію, необхідну для систем транспорту через мембрани і для підтримки nцілісності клітинної мембрани, еритроцити отримують за рахунок анаеробного nгліколізу. 90 % глюкози в еритроцитах розпадається в процесі гліколізу і 10 % – nпентозофосфатним шляхом. Відомі спадкові дефекти ферментів цих метаболічних nшляхів у еритроцитів. При цьому звичайно спостерігаються гемолітична анемія й nінші порушення структури і функції еритроцитів.

Швидкість еритропоезу регулюється nгормоноїдами – еритропоетинами, що виробляються в нирках, а також у печінці й nселезінці, та стимулюють клітинну диференціацію і проліферацію на певних етапах nеритропоезу. Кількість еритропоетинів у крові зростає при гіпоксіях різного ­походження. nЗа добу утворюється приблизно 200-250 млрд. еритроцитів (така ж кількість nруйнується). Тривалість життя еритроцитів складає 110‑120 днів.

 

Гемоглобін

До складу білка nгемоглобіну входять простий білок глобін та простетична група гем. Гем – це nхелатний комплекс іона заліза і порфірину – циклічної сполуки, що містить 4 nпірольні кільця, з’єднані метиленовими містками (рис. ).

Синтез nгему

 

Існують різні порфірини, що відрізняються nбоковими групами пірольних кілець. Гем гемоглобіну, як і міоглобіну, nцитохромів-b і Р-450, nкаталази і пероксидаз – це феропротопорфірин IX (феро – залізо двовалентне). Його ще називають nпротогемом. Відомі ще геми а, с, що містяться в цитохромах. Іон заліза nзв’язаний із 4 атомами азоту пірольних кілець порфірину (2 зв’язки ковалентні nта 2 – донорно-акцепторні). Крім цього, іон заліза поєднаний координаційним nзв’язком з атомом азоту імідазольного кільця залишку гістидину, що входить до nскладу поліпептидного ланцюга глобіну. Додаткова стабілізація зв’язку гему з nглобіном відбувається за рахунок гідрофобних та іонних взаємодій протопорфірину nй амі­нокис­лотних радикалів глобіну. До шостого координаційного положення nзаліза можуть приєднуватись молекули кисню чи інших лігандів (СО, NO, nціанід-іон). Зв’язування кисню – процес зворотний і не супроводжується nокисненням Fe²⁺ до Fe³⁺.

http://www.youtube.com/watch?v=eor6EK_JP40

 

Глобін є олігомерним білком, що містить 4 поліпептидних ланцюги (2 альфа-ланцюги по 141 амінокислотному nзалишку і 2 бета-ланцюги по 146 амінокислотних залишки). Із кожним ланцюгом nзв’язаний один гем. Чотири поліпептидні субодиниці в просторі розміщені у nвигляді тетраед­ра й у щільній упаковці дають глобулярну молекулу, в якій кожна nсубодиниця має контакт із трьома іншими. Така будова основного гемо­глобіну nдорослої людини – гемоглобіну А.

Мінорні гемоглобіни еритроцитів дорослої людини – гемоглобін А₂, nщо має структуру альфа₂ дельта₂, глікозильовані nгемоглобіни А_1b і НbА_1с. nНа мінорні Нb припадає n5-10 %. Для еритроцитів nплода характерний НbF n(фетальний), який складається з двох альфа-ланцюгів і двох гамма-ланцюгів. В nостанні тижні вагітності й перші тижні після народження НbF поступово замінюється на НbА. Специфічні nвластивості НbF зумовлюють підвищену спорідненість його до О₂ і, nтаким чином, перенесення кисню від матері до плода.

У крові людей nвідкрито приблизно 300 варіантів гемоглобінів, які утворилися внаслідок мутацій nгенів. Величезна більшість таких гемоглобінів містить одиничну амінокислотну nзаміну в альфа- чи бета-ланцюзі. Рідше зустрічаються аномальні гемоглобіни з nделеціями чи вставками амінокислот. Багато з варіантів гемоглобінів функціонують nнормально і не викликають симптомів захворювання. Але в деяких випадках nструктурні аномалії так істотно порушують функції гемоглобіну, що nспостерігаються клінічні ознаки захворювання. Найбільш nпоширеним серед аномальних гемоглобінів є гемоглобін S. У людей – носіїв гена nНbS – має місце серпоподібно-клітинна анемія, яка за механізмом розвитку nвідноситься до гемолітичних. НbS відрізняється від НbА заміною однієї nамінокислоти: в 6 положенні бета-ланцюга глутамінова кислота замінена валіном. nОскільки ці амінокислоти відрізняються за зарядом і гідрофобністю, заміна nпроявляється низькою розчинністю НвS у дезокси­формі (розчинність nоксигемоглобіну не знижується). Молекули дезокси­гемоглобіну S асоціюють nз утворенням ниток, волокон і пучків волокон, що зумовлює зміну форми nеритроцитів. Серпоподібні клітини менш стабільні й швидко зазнають лізису.

При зменшенні кількості еритроцитів і зниженні вмісту гемоглобіну nвиникає анемія. У крові гомозиготних осіб є тільки НbS і в них nрозвивається важка анемія, смерть настає в ранньому дитячому віці. У nгетерозигот, що мають в еритроцитах НbS і НbА, проявляються тільки слабкі nознаки хвороби. Характерно, що в таких індивідумів затримується розвиток в nеритроцитах малярійного плазмодія і вони не хворіють на малярію або легко nпереносять її. Ген НbS поширений у малярійних областях. У деяких аномальних nгемо­глобінів збільшується або зменшується спорідненість до кисню, що також nможе призводити до гематологічних захворювань. Крім розглянутих nгемоглобінопатій, зустрічаються спадкові хвороби внаслідок порушення утворення nв рівних кількостях альфа- і бета-ланцюгів або повної відсутності синтезу nодного виду ланцюгів. Ці хвороби називаються таласеміями. Внаслідок дисбалансу nальфа- і бета-ланцюгів надлишкові ланцюги випадають в осад, рівень гемоглобіну nі тривалість життя еритроцитів знижуються. Гомозиготна форма альфа-таласемій nпризводить до смерті ще в період внутрішньоутробного розвитку або незабаром nпісля народження.

 

Синтез nгемоглобіну

У клітинах-попередниках еритроцитів n(еритробластах і ретикулоцитах) усі компоненти Нb – альфа-ланцюги, бета-ланцюги nі гем – синтезуються в збалансованих кількостях. Субстратами для синтезу nпорфіринового циклу гему є гліцин і сукциніл-КоА. При їх взаємодії утворюється гама‑амінолевулінова nкислота (рис. )

Регуляція nсинтезу гемоглобіну

 

Активність гама-амінолевулінатсинтази, яка каталізує цю реакцію, nгальмується гемом гемоглобіну й іншими гемопротеїнами. Деякі лікарські nпрепарати і стероїдні гормони індукують синтез ферменту в печінці. Дві молекули nгама-амінолевулінової кислоти конденсуються під дією nгама-амінолевулінатдегідратази з утворенням порфобіліногену, що має пірольне nкільце. Активність ферменту також гальмується за принципом nзворотного зв’язку гемом і гемопротеїнами. Далі чотири молекули порфобіліногену nконденсуються з утворенням лінійної тетрапірольної сполуки, яка переходить у nциклічний уропорфіриноген. Останній через копропорфіриноген перетворюється в nпротопорфірин IX. На останній стадії фермент ферохелатаза включає залізо в nпорфірин і утворюється гем (рис.).

 

 

 Синтез поліпептидних ланцюгів nглобіну відбувається тільки при наявності гему, який відразу ж зв’язується з nбілком. Побічними продуктами синтезу гему є порфірини серії 1.

Зустрічаються спадкові порушення nсинтезу гему – порфірії. Внаслі­док дефектів певних ферментів попередники або nпобічні продукти синте­зу гему (уропорфірини, копропорфірини, протопорфірини) nнакопичуються в організмі й виводяться із сечею і калом. У хворих відзначається nпідвищена чутливість шкіри до сонячного опромінення через фотосенсибілізацію nпорфіринами. Порфірії поділяють на еритропоетичні й печінкові. При алкоголізмі, nотруєнні сполуками свинцю, гемолітичній хворобі може спостерігатись nнеспецифічне підвищене виведення із сечею порфіринів.

 

Роль nгемоглобіну в транспорті кисню

Кров повинна щоденно переносити від nлегень до тканин приблизно 600л кисню (27 моль, 850 г). У розчинному стані переноситься nнезначна кількість кисню, оскільки він малорозчинний у плазмі крові (3 мл О₂/1 nл крові). Гемоглобін при повному насиченні киснем зв’язує 1,34 мл О₂ nна 1 г, nа звідси 1 л nцільної крові зв’язує приблизно 200 мл О₂, тобто майже в 70 разів nбільше, ніж розчиненого.

http://www.youtube.com/watch?v=WXOBJEXxNEo&feature=related

http://www.youtube.com/watch?v=eor6EK_JP40

 

Буферні системи крові

Стала концентрація іонів водню є nнеобхідною умовою життя орга­нізму. Кров має слабколужну реакцію. рН nартеріальної крові дорівнює 7,4, рН венозної крові – 7,35, а рН в еритроцитах nдещо нижча – приблизно 7,2. При зміні рН порушується дія ферментів і настають nінші розлади, що можуть призвести до важких ускладнень і смерті. Вважають, що nфізіологічні коливання рН відбуваються в межах 0,05-0,07. Стабільність рН крові nпідтримується буферними системами (гемоглобіновою, гідрокарбонатною, фосфатною) nі білками плазми. Найсильнішою є гемоглобінова система, частка якої складає 75 n% усієї буферної ємності крові.

Гемоглобінова буферна система складається з nоксигемоглобіну (кислої й основної форми) і дезоксигемоглобіну (кислої й nосновної форми). Гемо­глобін, як і інші білки, містить залишки nамінокислот, які можуть зв’язувати та звільняти іони Н⁺ (зокрема nзалишки гістидину). Константа дисоціації іоногенних груп гемоглобіну змінюється nзалежно від його насичення киснем. рКа для ННbО₂ складає 6,62, а для nННb – 8,18. Таким чином, оксигемоглобін є сильною кислотою, а дезоксигемоглобін n– дуже слабкою, слабкішою за вугільну. При рН, що дорівнює значенню рН крові, nоксигемоглобін знаходиться у формі основи НbО₂^–, а nдезоксигемоглобін – у кислій формі ННb.

Буферна дія гемоглобіну поєднана з nтранспортом О₂ і СО₂. Як роз­глянуто вище, в капілярах nтканин підвищена концентрація іонів Н⁺, ви­кликана дифузією і nгідратацією СО₂, нейтралізується завдяки утворенню кислої форми nдезоксигемоглобіну. Процес може бути і nне пов’язаний із звільненням кисню, але він здійснюється швидше і більш nефективно компенсує зміну рН, якщо одночасно відбувається дезоксигенація.

 У капілярах легень оксигемоглобін як сильна nкислота витісняє з гідрокарбонатів вугільну кислоту, яка швидко розпадається на nСО₂ і Н₂О. Таким чином, гемоглобін попереджує nпідлужування крові після звільнення з неї вуглекислоти.

Гідрокарбонатна буферна система (НСО₃^–/Н₂СО₃) nефективно ­функціонує при рН біля 7,4. Вугільна кислота виконує функцію донора протона, nа гідрокарбонат-іон НСО₃^– – акцептора протона. Концентрація nнедисоційованих молекул Н₂СО₃ в крові незначна і залежить nвід концентрації розчиненого СО₂, а остання – від парціального тиску nСО₂ в альвеолярній газовій суміші. При рН крові, рівному 7,4, відношення концентрації НСО₃^–/Н₂СО₃ nдорівнює 20:1. При надходженні в кров кислих продуктів іони Н⁺ nвзаємодіють із гідрокарбонатами, утворюється надлишок вугільної кислоти, яка nрозпадається. СО₂ переходить у газову фазу в легенях і nвидихається з організму. Це зумовлює повернення НСО₃^–/Н₂СО₃ nдо норми (20:1), а отже і до відновлення рН 7,4. І навпаки, коли в плазму крові nпотрапляє якась кількість лужних речовин і рН підвищується, іони ОН^– nвзаємодіють із вугільною кислотою, яка переходить у гідрокарбонат-іон НСО₃^–. nЦе ви­кликає розчинення в плазмі крові додаткової кількості СО₂, що nміститься в газовому просторі легень. Концентрація Н₂СО₃ nу плазмі зростає до нормального співвідношення. Гідрокарбонатна буферна система nфункціонує спільно з гемоглобіновою. Між обома системами встановлюється nрівновага і вони спільно забезпечують підтримання сталості рН крові.

Фосфатна буферна система складається з іонів Н₂РО₄^– nі НРО₄^2-. Спряжена кислотно-основна пара Н₂РО₄^––НРО₄^2- nмає рК 6,86, тому ця система служить буфером у межах рН 6,1-7,7. Значення її для nкрові незначне, оскільки вміст фосфатів у крові малий. Важливу роль фосфатна nбуферна система відіграє в підтримці сталості рН внутрішньоклі­тинної рідини, nщо знаходиться в межах 6,9-7,4.

Білки плазми проявляють буферну дію завдяки nнаявності іоногенних залишків амінокислот. Вклад їх у буферну ємність крові nнезначний.

Буферні системи складають першу nлінію захисту від зміни рН. Додаткові можливості забезпечують діяльність легень nі нирок, які усувають з організму СО₂, кислі й лужні продукти. Так, nпри зниженні рН дихання стимулюється, що призводить до виведення з організму nнадлишку СО₂ і навпаки, при підвищенні рН частота дихання знижується nдля зменшення виділення СО₂ легенями. Частота і глибина дихання nрегулюються дихальним центром, який чутливий до рН і рСО₂ nпозаклітинної рідини. Нирки при зниженні рН крові виділяють із сечею NаН₂РО₄, nсолі амонію (NН₄⁺), слабкі кислоти в недисоційованій nформі. При підвищенні рН крові нирки збільшують виведення Nа₂НРО₄, nNаНСО₃. Якщо буферні системи та механізми дихальної і ниркової nрегуляції рН не компенсують відхилень за межі фізіологічної норми, настають nпорушення кислотно-основної рівноваги – ацидоз чи алкалоз. Залежно від nмеханізмів розвитку порушень розрізняють дихальний чи метаболічний алкалоз або nацидоз. При гіпервентиляції легень знижується концентрація Н₂СО₃ nв організмі (гіпокапнія), підвищується рН крові, стан називається дихальним nалкалозом. Для компенсації нирки виділяють лужну сечу. Гіповентиляція легень n(наприклад, при запаленні, набряку легень, бронхіальній астмі) зумовлює nзбільшення вмісту СО₂ в крові (гіперкапнія), зниження рН, підвищене nвиведення із сечею кислих продуктів. Стан називається дихальним ацидозом.

Метаболічний nацидоз виникає при значному збільшенні вмісту в крові кетонових тіл (цукровий nдіабет, голодування), молочної кислоти (гіпоксія м’язів), втраті секретів nпідшлункової залози і кишечника при діареї. У крові знижується концентрація НСО₃^– nі Н₂СО₃, зростає виведення із ­сечею кислих продуктів і nсолей амонію. Метаболічний алкалоз настає внаслідок великої втрати іонів водню nпри тривалому блюванні чи підвищеній затримці в організмі гідрокарбонатів під nвпливом мінералокортикоїдів.

 

У клінічній практиці визначають показники кислотно-лужної рівноваги: рН nкрові й сечі, концентрацію в плазмі іона гідрокарбонату, парці­альний тиск СО₂ nв крові, надлишок буферних основ цільної крові чи плазми (лужний резерв). Останній показник nз’ясовує, скільки ммоль основ можна додати до даної проби крові чи забрати від nнеї, щоб її рН при рСО₂, рівному 40 мм рт. ст. і температурі n37 °С досягло значення 7,4.

ПЛАЗМА КРОВІ

Плазма крові містить 90-91 % води і n9-10 % сухого залишку, а саме 7‑8 % білка, приблизно 1 % різноманітних nнебілкових органічних речовин і 0,9% – неорганічних солей. У табл. 17.1, n17.2  наведені концентрації основних nорганічних і неорганічних компонентів плазми крові. У фізіологічних умовах nвміст їх коливається в певних межах, які називаються “нормальними”, nчи “фізіологічними”. Відносно постійний рівень основних компонентів nкрові підтримується за допомогою регуляторних систем (ЦНС, гормональна nсистема). За багатьох патологічних процесів відзначаються більші чи менші nзрушення в хімічному складі крові.

Білки плазми крові

Загальна кількість білків, що nвиявлені в плазмі крові, зараз становить понад 200. Для розділення їх nвикористовують різні фізико-хімічні методи. Методом електрофорезу в простих nйого варіантах білки плазми поділяються на п’ять фракцій: альбумін, альфа₁-глобуліни, альфа₂-глобуліни, бета-глобуліни і гама-глобуліни. При nімуноелектрофорезі білки розділяються не тільки за електрофоретичною nрухливістю, але і за імунними властивостями.

 Електрофоретичний аналіз nдозволяє встановити ряд спадкових змін деяких індивідуальних білків плазми. nЧасто ці зміни зумовлюють розвиток захворювань.

Альбумін

Більша частина білків плазми припадає nна альбумін (55-60 %). Він має порівняно невисоку молекулярну масу (за даними nрізних авторів, молекулярна маса альбумінів знаходиться в межах від 55 т. до 70 nт. Da) і менші розміри молекул (13×3 nнм), ніж глобуліни і фібриноген. Синтезується ­аль­бумін плазми крові в печінці n(10-15 г nза добу). Його основні функції:

1) підтримання nосмотичного тиску крові, а отже, участь у регуляції розподілу води між кров’ю і nміжклітинним простором;

2) транспортна;

3) детоксикуюча.

Осмотичний тиск крові підтримується nна стабільному рівні (приблизно 7,7-8,1 атм. або виражений як осмолярність – n285±10 ммоль/л). Його величина визначається, головним чином, концентрацією nелектролітів, а також глюкози, сечовини, амінокислот і білків. Частина nосмотичного тиску крові, що забезпечується білками, називається nколоїдно-осмотичним, або онкотичним. Вона складає тільки 0,03-0,04 атм., тобто приблизно n0,5 % загального осмотичного тиску, що зумовлено дуже малою кількістю в плазмі nмакромолекул білка порівняно з числом іонів електролітів. Але, незважаючи на nмалу величину, онкотичний тиск має вирішальне значення в регуляції розподілу nводи між плазмою і міжклітинною рідиною. Основну nроль серед білків плазми в підтриманні онкотичного тиску відіграє саме nальбумін. Його вклад в онкотичний тиск плазми складає 75-80 %. Це зумовлено nрядом факторів. По-перше, концентрація альбуміну в плазмі більша, ніж інших nбілків. По-друге, серед основних білків плазми він має найменшу молекулярну nмасу, а чим більша молекулярна маса білка, тим менший осмотичний тиск білкового nрозчину. По-третє, альбумін містить велику кількість залишків дикарбонових nамінокислот, які дисоціюють при рН крові й зумовлюють значний негативний заряд nмолекули (рівний 18). Оскільки молекули білків не проникають через nендотелій капілярів, іони електролітів розподіляються по обидва боки мембрани nтаким чином, що негативний заряд альбуміну компенсується більшою концентрацією nкатіонів і меншою концентрацією аніонів у плазмі порівняно з концентрацією їх у nміжклітинній рідині (наслідок ефекту рівноваги Гібса-Донана).

На поверхні молекул альбуміну nзв’язується велика кількість гідратованих іонів Nа⁺. Таким чином, nефективний онкотичний тиск білків плазми, основним чином альбуміну, забезпечує nутримання води плазмою. Недостатність альбуміну проявляється втратою здатності nзв’язувати воду, яка переходить із крові в міжклітинну рідину. Так, при nзниженні вмісту альбуміну в плазмі внаслідок зменшення синтезу його в печінці n(при білковому голодуванні, ураженнях ШКТ, захворюваннях печінки) чи виділенні nіз сечею, що спостерігається при захворюваннях нирок, зменшується осмотичний nтиск крові, рідина виходить із судин у міжклітинний простір, розвиваються nнабряки. Зустрічається спадкова анальбумінемія, яка характеризується зниженим nвмістом чи повною відсутністю альбуміну в плазмі й розвитком набряків.

 

Збільшення проникності ендотелію капілярів для білків плазми при ряді nпатологічних процесів (травми, опіки) призводить до переходу в міжклітинний nпростір великих об’ємів рідини, що містить альбумін. Якщо збільшення nпроникності капілярів настає швидко, то об’єм крові різко зменшується, падає nкров’яний тиск, порушується мікроциркуляція, знижується постачання крові, nрозвивається тканинна гіпоксія. Такий стан називається шоком.

Друга важлива nфункція альбуміну – транспортна – зумовлена здатністю білка зв’язувати ряд nречовин, погано розчинних у воді. Альбумін бере участь у перенесенні вільних nжирних кислот із жирової тканини, білірубіну, стероїдних гормонів, іонів nметалів, а також багатьох лікарських речовин. Зв’язуються ці ліганди різними nділянками молекули альбуміну. Він зумовлює також детоксикуючу функцію крові.

Глобуліни

Електрофоретичними методами отримують nфракції альфа₁-, альфа₂-, бета- і гама‑глобулінів. nКожна з фракцій включає велику кількість індивідуальних білків. 75-90 % nальфа-глобулінів і 50% бета-глобулінів синтезуються гепатоцитами. Глобуліни альфа- nі бета- є транспортними білками: ретинолзв’язаний білок переносить вітамін А, nтироксинзв’язаний білок – тироксин, транскортин – переносник гормонів кортизолу nі кортикостерону, церулоплаз­мін – іонів міді, трансферин – іонів заліза. Інгібіторами протеолітичних nферментів є альфа₁-антитрипсин, альфа₂-макроглобулін, nінтер-альфа-трипсиновий інгібітор. Глобуліни гаптоглобіни і гемопексин nпопереджують втрату ­гемового заліза із сечею. Зокрема, гаптоглобіни (фракція nальфа₂-глобулінів) зв’язуються з розчиненим у плазмі гемоглобіном і nкомплекси їх захоплюються ретикулоендотеліальними клітинами, де розщеплюються. nАналогічно комплекс гемопексину (фракція бета-глобулінів) і гему захоплюється nпечінкою. Звільнене залізо використовується повторно. ЛПВГ або альфа – ЛП nпереміщуються під час електрофорезу разом із альфа-глобулінами; ЛПНГ або nбета-ЛП – разом із бета-глобулінами; ЛПДНГ або пре – бета – ЛП – між альфа- і nбета- ліпопротеїнами; хіломікрони не переміщуються в електричному полі й nзалишаються на місці старту.

Фракція гама-глобулінів nмістить, головним чином, антитіла (імуноглобуліни). Синтезуються імуноглобуліни nВ-лімфоцитами. Кількість індивідуальних імуноглобулінів, що відрізняються за nпервинною структурою, надзвичайно велика. Так, в організмі однієї людини може nсинтезуватись до 10⁷ різних антитіл. До фракції імуноглобулінів nвідносяться і патологічні білки, які синтезуються при мієломній хворобі nспецифічними клітинами антитілоутворюючої системи і з’являються у великій nкількості в плазмі хворих. Ці мієломні глобуліни є фрагментами імуноглобулінів nі можуть фільтруватись у нирках та виділятись із сечею. Їх ще називають білком nБенс-Джонса. Його характерною властивістю є випадання в осад у кислому nсередовищі при 50-60 °С і повторне розчинення при вищій температурі.

У плазмі крові наявні різні nферменти, зокрема протеолітичні. За походженням вони бувають печінкові, nшлунково-кишкові та тканинні. Протеїнази в плазмі крові відіграють роль nфакторів згортання крові, фібринолізу, кінінової системи, комплементу, nренін-ангіотензинової системи.

 

БІОХІМІЯ nПЕЧІНКИ

Печінка займає центральне місце в обміні речовин завдяки анатомічному nрозміщенню і багатому набору ферментів.

http://www.youtube.com/watch?v=tat0QYxlCbo&feature=related

 

Функції печінки:

1. Поживні nречовини, які всмоктувались у кишковому тракті, з кров’ю ворітної вени nнадходять, за винятком ліпідів, у печінку. Частина ліпідів через лімфу і nзагальне коло кровообігу також надходить у печінку. Тут поживні речовини nпіддаються певним перетворенням і постачаються через кров до всіх інших органів nі тканин. Таким чином, печінка є основним органом розподілу поживних речовин в nорганізмі, зокрема глюкози, триацилгліцеринів і кетонових тіл (рис. ).

 

2. У печінці nсинтезуються багаточисленні білки і ліпопротеїни ­плазми крові, nнизькомолекулярні біохімічно активні речовини (креатин, 25‑оксихолекальциферол, nгем), холестерин.

3. Синтезується nкінцевий продукт азотового обміну – сечовина.

4. Синтезуються nжовчні кислоти, утворюється і виділяється у кишечник жовч, що має значення для nтравлення ліпідів, виведення надлишку холестерину і деяких продук­тів nметаболізму в кишечник.

5. У печінці nзнешкоджуються токсичні речовини, що утворюються в організмі чи надходять nззовні, інактивуються ліки, деякі гормони.

6. Депонуються nзалізо, інші метали, вітаміни А, D, Е, В₁₂, фолієва кислота.

Таким чином, печінка виконує метаболічні, біосинтетичні, дезінтоксикаційні та екскреторні функції. Ушко­дження клітин печінки, які мо­жуть бути спричинені інфекційними хворобами, дією гепатотоксинів (алкоголю, хлорованих вуглеводнів, деяких ліків), гіпоксією, тривалим закупоренням жовчних шляхів, зумовлюють розлади функцій печінки. Для діагностики захво­рювань печінки, оцінки ефективності лікування використовують функ­ціональні проби (тести) – біохімічні аналізи ряду показників плазми крові й сечі.

Чутливим nпоказником ушкодження печінки є підвищена активність у плазмі nаланінамінотрансферази. Фермент виділяється у кров із зруйнованих печінкових nклітин (при вірусних гепатитах, хронічному активному гепатиті). Незначне nпідвищення активності амінотрансферази при одночасному значному зростанні nактивності лужної фосфатази плазми свідчить про непрохідність жовчних проток, nпорушення секреції жовчі (холестаз). При патології печінки зростає активність у nплазмі мікросомного ферменту гамма-глутамілтрансферази. Активність цього nферменту також зростає при впливі алкоголю та деяких ліків, які стимулюють nсинтез мікросомних ферментів. Діагностичну цінність має визначення вмісту в nплазмі крові альбуміну, ряду глобулінів, факторів згортання крові, які nутворюються у гепатоцитах (проби на біосинтетичну функцію печінки).

Для диференціальної діагностики захворювань печінки і жовчної системи, які nсупроводжуються жовтяницею, визначають вміст у плазмі nвільного та зв’язаного білірубіну, а в сечі – білірубіну й уробіліну, оцінюють nвізуально колір калу та сечі.

 

Обмін вуглеводів у печінці

 

Всмоктуючись у nкишечнику, глюкоза надходить з кров’ю ворітної вени у печінку, де більша nчастина її фосфорилюється з утворенням глюкозо-6-фосфату.

У паренхіматозних клітинах печінки є обидва ферменти, які каталізують nцю реакцію – гексокіназа і глюкокіназа, що відрізняються своїми каталітичними nвластивостями. При нормальній концентрації глюкози в крові ворітної вени і у nклітинах печінки глюкокіназа мало­активна, а після споживання вуглеводної їжі nзростають концентрація глюкози і, відповідно, активність ферменту. Швидке nфосфорилювання глюкози і затримка її в печінці попереджують значне підвищення nвмісту глюкози у загальному колі кровообігу (фосфорильована глюкоза не виходить nіз клітин у кров).

http://www.youtube.com/watch?v=O5eMW4b29rg&feature=related

 

Фруктоза і галактоза також після всмоктування перетворюються у печінці nв глюкозо-6-фосфат. Спадковий дефіцит ферментів перетворення фруктози і nгалактози у печінці зумовлює розвиток захворювань – непереносимості фруктози, nфруктоземії, галактоземії.

Глюкозо-6-фосфат – ключовий проміжний nпродукт обміну вуглеводів – може перетворюватись у печінці різними шляхами n(рис.), і вибір якогось одного із них залежить від потреб як самої печінки, так nі всього організму.

1. Із nглюкозо-6-фосфату синтезується глікоген (рис. ), запасна форма глюкози в nорганізмі.

У нормі вміст глікогену в печінці nскладає 70-100 г, nпри споживанні їжі, багатої вуглеводами, зростає до 150 г. Через декілька годин nпісля прийому їжі глікоген печінки поступово розпадається до вільної глюкози nдля забезпечення потреби організму у вуглеводах (але стільки ж синтезується із nглюкози їжі). Приблизно через 24 год голодування вміст глікогену в печінці nпадає майже до нуля і для забезпечення організму глюкозою буде перебігати з nмаксимальною інтенсивністю процес глюконеогенезу.

Спадкові хвороби, пов’язані з nпорушенням обміну глікогену, називаються глікогенними хворобами. Якщо немає nферментів, що викликають мобілізацію глікогену, такі глікогенні хвороби nназиваються глікогенозами. Відомо декілька різновидів глікогенозів, пов’язаних nз недостат­ністю різних ферментів. Глікогенози супрово­джуються збіль­шенням nпечінки, м’язовою слабкістю, гіпоглікемією натще. Хворі діти помирають у nранньому віці.

Якщо порушується синтез глікогену n(через дефект ферментів синтезу), то вміст глі­когену в клітинах знижується. nТакі спадкові хвороби називаються аглікогенозами. Найак­тивнішими проявами nаглікогенозу є виражена гіпоглікемія натще (немає запасу глікогену), втрата свідомості, nкорчі, відставання розумового розвитку через голодування мозку. Звичайно такі nдіти помирають у ранньому віці.

2. Під дією nглюкозо-6-фосфатази – ферменту, який знаходиться тільки у печінці, клітинах nепітелію ниркових канальців і тонкого кишечника, глюкозо-6-фосфат nгідролізується до вільної глюкози, яка надходить у кров і доставляється до nінших тканин. Вивільнення глюкози із печінки відбувається, коли її концентрація nв крові падає нижче нормального рівня. Завдяки цьому підтримується концентрація nїї у межах фізіологічної норми (3,33-5,55 ммоль/л).

3. Надлишок глюкозо-6-фосфату, який не використаний на утворення глюкози крові і глікогену печінки, розщеплюється шляхом гліколізу до піровиноградної кислоти і далі – до ацетил–КоА і СО₂, які використовуються для синтезу жирних кислот. Із проміжного продукту гліколізу – діоксіацетонфосфату – шляхом відновлення утворюється гліцерол-3-фосфат. Жирні кислоти і гліцерол-3-фосфат використовуються для синтезу жирів (триацилгліцеринів), гліцерофосфоліпідів, які частково залишаються у печінці, а частково переносяться до інших тканин у складі ліпопротеїнів. Певна частина nацетил-КоА у печінці використовується для синтезу холестерину.

 

4. Розпад nглюкозо-6-фосфату до СО₂ і Н₂О постачає клітини печінки nенергією. В аеробних умовах поєднання гліколізу в цитоплазмі і циклу лимонної nкислоти з окиснювальним фосфорилюванням у мітохонд­ріях дає максимальний вихід n– 38 моль АТФ на 1 моль глюкози. Однак у проміжках між прийомами їжі печінка nдля продукції енергії окиснює переважно жирні кислоти, а не глюкозу. При nнадходженні змішаної їжі енергія постачається за рахунок окиснення кетокислот, nщо утворюються при розпаді амінокислот, і частково глюкози.

5. Частина nглюкозо-6-фосфату у печінці окиснюється в пентозофосфатному циклі . Цей шлях nрозпаду глюкози постачає відновлений НАДФН, необхідний для реакції відновлення nпід час біосинтезу жирних кислот, холестерину і для реакції мікросомального nокиснення, а також пентозофосфати, необхідні для синтезу нуклеотидів і nнуклеїнових кислот.

Приблизно 1/3 глюкози окиснюється у nпечінці пентозофосфатним шляхом, а 2/3 використовується у ході реакцій nгліколізу.

http://www.youtube.com/watch?v=O5eMW4b29rg&feature=related

http://www.youtube.com/watch?v=nKgUBsC4Oyo&feature=related

 

Крім розпаду глікогену, в печінці функціонує й інший шлях утворення nглюкози – глюконеогенез. Саме клітини печінки містять повний набір ферментів nдля синтезу глюкози із невуглеводних речовин – лактату, пірувату, амінокислот, nгліцерину (рис. ).

 

Глюконеогенез із лактату відбувається у період відновлення після інтенсивного м‘язового навантаження, коли лактат, що утворюється у м‘язах, надходить у печінку і перетворюється в глюкозу. Остання із печінки доставляється у м‘язи і використовується для відновлення запасів глікогену.

 

Глюконеогенез із амінокислот разом із nрозпадом глікогену печінки забезпечують постійність рівня глюкози в крові у nпроміжках між споживаннями їжі. Максимальної активності глюконеогенез досягає nчерез 1 добу вуглеводного чи повного голодування, коли запас глікогену печінки nвичерпується. Тоді йде інтенсивний розпад білків тканин, в основному м’язів, і nамінокислоти потрапляють у печінку, де служать субстратами для глюконеогенезу.

Співвідношення між nпроцесами розпаду і синтезу глюкози і глікогену в клітинах печінки знаходиться nпід контролем цілого ряду факторів регуляції, у тому числі концентрації АТФ, nАДФ і АМФ, проміжних продуктів обміну і гормонів.

 

Обмін ліпідів у печінці

Ферментні системи здатні nздійснювати регуляцію ліпідного обміну цілого організму. Тісно поєднані між nсобою процеси обміну жирів у печінці і жировій тканині. Важливе значення має nпостачання печінкою іншим органам і тканинам фосфоліпідів, холестерину, nкетонових тіл.

В організмі людини резерви жирів nлокалізовані в основному в жировій тканині, а в печінці вміст їх менший n1 % від маси органа. Під час значного фізичного навантаження, стресового nстану, а також голодування в жировій тканині стимулюються ліполіз і вивільнення nжирних кислот. Вільні жирні кислоти потрапляють у кров і у вигляді комплексів з nальбу­міном плазми розносяться до інших органів і тканин. До 50 % цих жирних nкислот можуть поглинатись печінкою і використовуватись для окиснення до СО₂ nі Н₂О, утворення кетонових тіл або синтезу триацилгліцеринів, nфосфоліпідів і ефірів холестерину (рис. ).

 

В умовах спокою і nдостатнього надходження в організм поживних речовин печінка отримує енергію в nосновному за рахунок окиснення амінокислот, а не жирних кислот. При голодуванні nосновним джерелом енергії стає окиснення жирних кислот до СО₂ і Н₂О. n

http://www.youtube.com/watch?v=PoolWjqoyO0

 

Крім того, при голодуванні різко nзбільшується окиснення жирних кислот з утворенням кетонових тіл. Кетонові тіла nутворюються у печінці, звідки переносяться кров’ю до периферичних тканин, де nвикористовуються як джерело енергії (рис).

 

Окиснення кетонових nтіл відбувається у скелетних м’язах, міокарді, нирках і навіть у мозку. В цих тканинах є ферменти, які перетворюють ацетооцтову і бета-гідроксимасляну кислоти в ацетил-КоА (тобто використання кетонових тіл nпроходить у циклі Кребса). У самій печінці ферменти активації ацетооцтової nкислоти відсутні, тому кетонові тіла там не утилізуються. Як енергетичний nсубстрат кетонові тіла більш ефективно конкурують з глюкозою, ніж нерозчинні у nводі вищі жирні кислоти, концентрація яких у крові лімітується кількістю nальбумінів. При тривалому голодуванні споживання глюкози у мозку знижується приблизно nдо 25 % від початкового рівня і в цих умовах кетонові тіла служать для мозку nосновним джерелом енергії. Підвищений рівень кетонових тіл у плазмі крові в час nголодування (близько 2 ммоль/л) розглядають як фізіологічний кетоз, а при nважких формах цукрового діабету має місце патологічний кетоз, коли концентрація nкетонових тіл досягає 20-30 ммоль/л. Накопичення кетонових тіл при тривалому nголодуванні, цукровому діабеті, нирковій глюкозурії, тобто в умовах обмеженої nутилізації вуглеводів і посиленої мобілізації жирних кислот із депо, nзумовлюється недостачею оксалоацетату, який приводить до гальмування включення nацетил-КоА в цикл лимонної кислоти і направлення його на синтез кетонових тіл.

Важливим біосинтетичним шляхом у nпечінці є утворення жирних кислот і жирів (ліпогенез). Жирні кислоти nсинтезуються швидко і у ­великій кількості із ацетил-КоА, джерелом якого може nбути глюкоза і амінокислоти, не використані для інших функцій.

Синтез жирних кислот стимулюється рядом регуляторних механізмів при nнадходженні в клітини глюкози. Зокрема, при переході організму із змішаного nраціону на раціон, багатий вуглеводами і бідний ліпідами, у печінці зростає nсинтез ферментів, що беруть участь у біосинтезі жирних кислот (цитратліази, nацетил-КоА-карбоксилази, пальмітилсинтетази, ферментів пентозофосфатного шляху nокиснення глюкози). У печінці більш інтенсивно, ніж у позапечінкових тканинах, nвідбуваються реакції подовження ланцюга жирних кислот й утворення nмононенасичених жирних кислот із насичених. Таким чином, у nпечінці утворюється властивий даному виду набір жирних кислот.

Новосинтезовані жирні кислоти, а nтакож жирні кислоти, які потрапили у печінку із хіломікронів під час травлення nжирів їжі, та жирні кис­лоти, звільнені із жирових депо при мобілізації жирів, nвикористовуються в гепатоцитах для синтезу жирів, фосфоліпідів, ефірів nхолестерину, або окиснюються (рис. ).

http://www.youtube.com/watch?v=tat0QYxlCbo&feature=related

 

Напрямок перетворення залежить від рівня енергії в клітинах печінки й nенергетичних потреб цілого організму, концентрації жирних кислот у плазмі nкрові, інтенсивності обміну в позапечінкових тканинах.

Гліцерол-3-фосфат, необхідний для утворення жирів і фосфоліпідів, nсинтезується у печінці двома шляхами: із вільного гліцерину під дією nгліцеролкінази та відновленням діоксіацетонфосфату nгліцеролфосфатдегідрогеназою. Активні форми жирних кислот (ацил-КоА) nвзаємодіють з гліцерол-З-фосфатом з утворенням фосфатидної кислоти, яка далі nвикористовується для синтезу триацилгліцеринів і гліцерофосфоліпідів.

У печінці може nзберігатись тільки обмежена кількість жирів (менше 1 % маси органа), а їх nнадлишок виводиться у кров у складі ЛДНГ.

Останні надходять у капіляри позапечінкових nтканин, де під дією ліпопротеїн­ліпази жири гідролізуються, і жирні кислоти nутилізуються в клітинах. Швидкість секреції печінкою ЛДНГ відповідає швидкості nїх споживання периферичними тканинами. За добу печінка виділяє в кров nблизько 20‑50 г жиру.

Порушення виведення жирів із печінки у nскладі ліпопротеїнів ­зумовлює жирове переродження печінки. Зазначимо роль nфосфоліпідів у попередженні жирової інфільтрації печінки.

Синтезовані у nпечінці фосфоліпіди також надходять у кров в складі ліпопротеїнів і до­ставляються nдо позапечінкових тканин для оновлення мембранних структур. При зниженні nсинтезу фосфоліпідів внаслідок нестачі холіну швидкість виходу жирних кислот із nпечінки зменшується, що сприяє накопиченню жиру. Холін і речовини, які сприяють nйого синтезу в печінці, зокрема амінокислота метіонін, проявляють ліпотропну nактивність.

 Печінка відіграє центральну роль і в nобміні холестерину (рис. ).

http://www.youtube.com/watch?v=uZUCZn0xnYE&NR=1

http://www.youtube.com/watch?v=XLLBlBiboJI&feature=related

 

Вміст його в організмі nпідтримується на постійному рівні за допомогою регуляторних механізмів. У nпечінці синтезується близько 80 % холестерину організму. Біосинтез його nрегулюється за принципом негативного зворотного зв’язку. Тому при потраплянні в nорганізм значної кількості холестерину з їжею синтез його гальмується, і nнавпаки. Крім того, синтез холестерину знаходиться під контролем інсуліну і nглюкагону, тобто залежить від забезпечення організму поживними речовинами.

Під час транспорту nіз печінки до інших тканин холестерин включається у ЛДНГ, причому більша частина nу формі ефірів. ЛДНГ після віддачі жиру тканинам перетворюються у плазмі в ЛНГ, nякі містять до 50 % ефірів холестерину. ЛНГ захоплюються клітинами різних nтканин, де холестерин включається в склад мембран або використовується для nутворення стероїдних гормонів чи вітаміну D. Надлишок холестерину переноситься nвід позапечінкових тканин до печінки у складі ЛВГ.

Виводиться nхолестерин із печінки в складі жовчі у кишечник. Друга частина холестерину в nпечінці йде на синтез жовчних кислот. Цей процес включає реакції вкорочення й nокиснення бокового ланцюга з ­утворенням карбоксильної групи і реакцій nгідроксилювання стероїдного ядра холестерину. Утворення парних жовчних кислот, тобто ­кон’югатів nжовчних кислот з гліцином чи таурином, також здійснюється у печінці. Синтез nжовчних кислот із холестерину регулюється за принципом негативного зворотного nзв’язку, тому всмоктування жовчних кислот у кишечнику і надходження в печінку є nодним із механізмів регуляції синтезу холестерину.

 

Азотовий nобмін у печінці

 

Печінка займає ключову роль в обміні білків і амінокислот (рис. ).

У клітинах nпечінки, на відміну від інших органів, є повний набір ферментів, що беруть nучасть в амінокислотному обміні. Амінокислоти, що всмоктуються у кишечнику, nпотрапляють з кров’ю ворітної вени у печінку і використовуються тут в різних nшляхах обміну:

1) синтез білків;

2) розпад до nкінцевих продуктів;

З) перетворення у nвуглеводи та ліпіди;

4) nвзаємоперетворення амінокислот;

5) перетворення у nнизькомолекулярні азотовмісні речовини;

6) звільнення в nкров і доставка до інших органів і тканин для синтезу там білків і nнизькомолекулярних азотових речовин.

 

Печінка бере участь і в метаболізмі nамінокислот, що надходять за певних умов із периферичних тканин. Інтенсивно цей nпроцес перебігає під час голодування організму. Крім того, клітини печінки (а nтакож ряду інших органів) захоплюють білки гемолізованих еритроцитів, nденатуровані білки плазми, білкові й пептидні гормони і за допомогою nвнутрішньоклітинних протеолітичних ферментів гідролізують їх до вільних nамінокислот.

Для печінки характерна висока nшвидкість синтезу і розпаду білків, як тих, що функціонують у самій печінці, nтак і тих, що секретуються в кров. Оскільки в організмі немає резерву білків і nамінокислот, по­дібного до резерву вуглеводів чи жирів, то у періоди nнедостатнього харчування деякі менш функціонально важливі білки печінки, як і nряду інших органів, розпадаються, а із амінокислот синтезуються більш необхідні nв цих умовах ферменти, білки-рецептори тощо.

У печінці утворюється більшість nбілків плазми крові – 100 % альбуміну, близько 90 % альфа₁-глобулінів, 75 % альфа₂-глобулінів, 50 % бета-глобулінів, nфактори згортання крові, білки-компоненти ліпопротеїнів плазми крові, фермент nхолінестераза. Швидкість їх оновлення досить висока, зокрема, щодня у печінці nсинтезується 12-16 г nальбуміну. При ураженні паренхіми печінки настає зменшення вмісту в плазмі nкрові альбуміну, альфа-глобулінів, nглікопротеїнів, фібриногену. Діагностично важливим є зниження вмісту насамперед nтрансферину, альбуміну, протромбіну, холінестерази. Період напіврозпаду nальбуміну – 20-26 днів, тому при гострих гепатитах, якщо хвороба не триває nдекілька тижнів, рівень альбуміну плазми залишається у межах норми. За цих умов nнайціннішим прогностичним показником є визначення протромбінового часу (проби nна згортання крові), оскільки період напіврозпаду факторів згортання крові – nтільки 5-72 год. Швидко оновлюються і внутрішньопечінкові ферменти, їх nутворення індукується харчовими факторами, рядом гормонів, що, в свою чергу, nвпливає на обмін речовин всього організму.

Ті амінокислоти, nякі не використані для синтезу білків у печінці чи інших органах, піддаються nкатаболізму чи перетворенню в інші речовини. Амінокислоти втрачають аміно­групу в результаті прямого чи непрямого nдезамінування, а утворені кетокислоти різними шляхами надходять у цикл лимонної nкислоти. Після споживання білкової їжі окиснювальний розпад амінокислот служить nосновним джерелом енергії у печінці. Вуглецеві скелети амінокислот можуть nперетворюватись у вуглеводи, жирні кислоти, кетонові тіла.

 

Деякі амінокислоти є глікогенними, інші – і глікогенними, і nкетогенними, а виключно кетогенною є лейцин. При голодуванні чи недостатньому nнадходженні вуглеводів з їжею за рахунок глюконеогенезу із амінокислот nпідтримується нормальна концентрація глюкози в крові і, таким чином, nзабезпечуються глюкозою мозок, еритроцити, мозкова речовина нирок. Джерелом nамінокислот для глюконеогенезу в цих умовах служить розпад білків скелетних nм’язів. Дезамінування амінокислот відбувається в основному в печінці. nВиключенням є амінокислоти з розгалуженим ланцюгом (валін, лейцин, ізолейцин), nякі піддаються переамінуванню з альфа-кетоглутаратом у м’язовій тканині. ­Утворений глутамат nпередає аміногрупу на продукт гліколізу – піруват з утворенням аланіну. nОстанній переноситься кров’ю до печінки, де служить субстратом глюконеогенезу. nСукупність цих процесів розглядають як глюкозо-аланіновий цикл між м’язами і nпечінкою. Катаболізм м’язових білків при голодуванні активується nглюкокортикоїдами і зменшенням вмісту в крові інсуліну.

У печінці токсичний аміак, продукт nдезамінування амінокислот, амінів, пуринових і піримідинових основ, nперетворюється у нешкідливу сечовину, яка дифундує у кров і через нирки nвиводиться з організму.

 

 Фермент аргіназа, nякий каталізує заключну реакцію циклу утворення сечовини, знаходиться виключно nу цитоплазмі гепатоцитів. При споживанні багатої білками їжі зростає вміст у nпечінці всіх ферментів циклу. При ураженнях печінки здатність її до синтезу nсечовини тією чи іншою мірою знижується, що супроводжується гіперамоніємією, nгіпераміноацидемією, аміноацидурією. Отруєння аміаком є важливим чинником nпечінкової коми.

У печінці nздійснюється синтез замінних амінокислот при недостатньо­му їх споживанні. nТаким чином, печінка може забезпечувати інші органи збалансованою сумішшю nамінокислот, необхідною для синтезу білків.

Невелика кількість nамінокислот перетворюється у печінці в низькомолекулярні азотовмісні речовини – nпуринові і піримідинові нуклеотиди, гем, креатин, нікотинову кислоту, холін, nкарнітин, поліаміни. Швидкість синтезу цих речовин із амінокислот визначається nпотребою в них організму, а не концентрацією необхідних амінокислот. Катаболізм nпуринових і піримідинових нуклеотидів також здійснюється у печінці.

 

Розщеплення гемоглобіну. nЖовчні пігменти

Тривалість життя еритроцитів nскладає 110-120 днів. Еритроцити ­такого віку фагоцитуються макрофагами nголовним чином у селезінці, а також у кістковому мозку і печінці. Гем після nзвільнення з гемоглобіну повторно не використовується, його порфіриновий цикл nперетворюється в жовчні пігменти, які виводяться з організму (рис.). І тільки nзалізо повторно застосовується для синтезу гемопротеїнів чи відкладається для nзапасання. Глобін гідролізується протеолітичними ферментами до амінокислот. nІнші гемопротеїни (міоглобін, цитохроми, каталаза і пероксидази) розпадаються nаналогічним чином.

 

Фермент ендоплазматичного ретикулума гемоксигеназа каталізує першу nреакцію розпаду гему – розрив метинового містка між 2 пірольними кільцями nвнаслідок окиснення атома вуглецю до СО. При цьому утворюється пігмент зеленого nкольору – вердоглобін (холеглобін), його молекула ще містить залізо і nбілок-глобін. Подальший розпад вердогло­біну відбувається самостійно і nпризводить до відщеплення заліза, білкового компонента й утворення одного з nжовчних пігментів – nбілівердину. ­Одночасно спостерігається перерозподіл подвійних зв’язків і nатомів водню в пірольних кільцях та метинових містках. Білівердин – пігмент зеленого кольору, побудований nіз чотирьох пірольних кілець, зв’язаних між собою лінійно за допомогою nметинових містків (рис.).

Білівердинредуктаза nвідновлює білівердин до білірубіну, пігменту червоно-коричневого кольору. nЧастина білірубіну утворюється в печінці, а решта – в клітинах РЕС селезінки і nкісткового мозку і повинна бути перенесена в печінку для подальших перетворень. nОскільки білірубін у воді малорозчинний, він транспортується кров’ю в комплексі nз альбуміном (2 молекули білірубіну на 1 молекулу альбуміну).

У печінці відбувається відділення nальбуміну і білірубін шляхом взаємодії з УДФ-глюкуроновою кислотою nперетворюється в добре розчинний у воді білірубін-диглюкуронід. Реакцію nкон’югації каталізує УДФ-глюкуронілтрансфераза.

Білірубін-диглюкуронід переходить у nжовч і надходить у кишечник, де бактеріальні ферменти відщеплюють глюкуронову nкислоту, після чого відновлюється білірубін до уробіліногену (мезобіліногену) і nстеркобіліну. Основна частина стеркобіліногену виділяється з калом, nокиснюючись на повітрі до стеркобіліну. Частина уробіліногену і ­стеркобіліногену nвсмоктується в кров і виділяється нирками в сечу. При окисненні у повітрі nутворюються уробілін і стеркобілін. Уробі­ліноген і стеркобіліноген не мають nкольору, а уробілін і стеркобілін оранжево-жовтого кольору. В нормі доросла nлюдина за добу виділяє приблизно 250 мг жовчних пігментів із калом і 1-2 nмг із сечею, невеличка частина уробіліногену (мезобіліногену), всмоктуючись, nпотрапляє через портальну вену в печінку, де розщеплюється до ди- і трипіролів nабо знову екс­кретується у жовч.

Якщо жовчні пігменти накопичуються в крові та інших рідинах орга­нізму nвнаслідок їх надлишкового утворення чи порушення виведення з організму, вони nнадають інтенсивного забарвлення шкірі. Такий стан називається жовтяницею.

 

Жовтяниця виявляюється, коли концентрація білірубіну в крові сягає 35 мкмоль/л nабо вище. Визначення концентрації жовчних пігментів у крові й сечі має важливе nзначення для диференціальної діагностики жовтяниць різного походження. nКонцентрація білірубіну в крові здорової людини дорівнює 8,5-20,5 мкмоль/л n(5,0-12,0 мг/л), із них приблизно 75 % припадає на некон’югований білірубін, nзв’язаний з альбуміном плазми. Для визначення білірубіну використовують реакцію nз діазореактивом. Некон’югований білірубін називають непрямим, тому що він nутворює з діазореактивом забарвлені продукти тільки при додаванні спирту, який nзвільняє білірубін із комплексу з альбуміном (непряма реакція). nБілірубін-глюкуронід утворює забарвлені продукти з діазореактивом відразу і nтому називається прямим, а також зв’язаним, або кон’югованим. Оскільки непрямий nбілірубін міцно зв’язаний з альбуміном плазми, він не фільтрується в клубочках nнирок і не потрапляє в сечу. Прямий білірубін фільтрується в нирках і в нормі nміститься в сечі в незначній кількості.

Розрізняють декілька видів жовтяниць. При гемолітичній (надпе­чінковій) nжовтяниці із-за посиленого розпаду гемоглобіну підвищується концентрація в nкрові непрямого білірубіну. Така жовтяниця спостерігається при отруєнні nдеякими хімічними речовинами, зокрема сульфаніламідами, променевому ураженні, nпереливанні несумісної крові тощо.

 

Оскільки в цьому випадку зростає утворення в печінці nбілірубін-диглюкуроніду, то значно підвищується виділення з організму nстеркобіліну й уробіліну. Білірубін у сечі не виявляється (табл. ).

 

Печінкова (паренхіматозна) жотяниця nвиникає внаслідок порушення здатності печінки утворювати білірубін-диглюкуронід nі секретувати його в жовч (при вірусному та хронічному гепатиті, цирозі пе­чінки). nУ результаті nпошкодження паренхіми печінки жовч надходить не тільки в жовчні капіляри, а й у nкров, де збільшується концентрація і прямого, і непрямого білірубіну. Виведення nстеркобіліну й уробіліну знижується. У сечі виявляється прямий білірубін. Іноді nв сечі хворих на гепатит при невеликій жовтяниці (чи повній її відсутності) nзнаходять надзвичайно високу кількість уробіліногену (мезобіліногену), що є nнаслідком порушення розщеплення його в гепатоцитах до три- і дипіролів. nУробіліноген потрапляє у велике коло кровообігу і виділяється із сечею.

 

 

При закупоренні жовчних проток і nблокаді відтоку жовчі спостерігається обтураційна (підпечінкова) жовтяниця. nПереповнені жовчні канальці травмуються і пропускають білірубін у кров’яні nкапіляри. У крові з’являється велика кількість прямого білірубіну, в меншій nмірі збільшується концентрація непрямого білірубіну. Кількість уробіліногену в nсечі знижу­ється (або він повністю відсутній), а у великій кількості nекскретується із сечею прямий білірубін. Через це сеча за кольором стає nподібною до пива з яскраво-жовтою піною. Кал, у якому відсутні жовчні пігменти, nстає сірувато-білим.

 

 

Відомі спадкові порушення надходження некон’югованого ­білірубіну з nплазми в клітини печінки та процесу кон’югації білірубіну внаслідок дефекту nглюкуронілтрансферази (синдроми Жільбера-Мейленграфта, Кріглера-Найяра). У nкрові хворих підвищується вміст непрямого білірубіну. Зустрічаються також nспадкові гіпербілірубінемії, зумовлені переважним підвищенням у крові nкон’югованого (прямого) білірубіну (синдроми Дубіна-Джонсона, Ротора). nМолекулярний механізм цих захворювань невідомий.

У новонароджених дітей обмежена nздатність утворювати білірубін-диглюкуронід і в крові може різко зростати nконцентрація непрямого білірубіну. Здатність печінки кон’югувати білірубін nшвидко зростає протягом перших декількох днів життя і тому жовтяниця nновонароджених дітей у більшості випадків самовільно зникає.

 

У тяжких випадках жовтяниці nновонароджених, особливо недоношених, дітей білірубін проявляє токсичну дію на nмозок, що може призвести до незворотних розладів нервової системи і розумової nвідсталості. Для лікування дітей із тяжкими гіпербілірубінеміями виконують nмасивне переливання крові, застосовують лікарські препарати (барбітурати), які nіндукують синтез у печінці глюкуронілтрансферази, опромінюють УФ світлом, яке nсприяє розпаду білірубіну до водорозчинних продуктів.

Дисбактеріоз nкишечника, викликаний тривалим лікуванням антибіотиками тетрациклінового ряду, nтакож може супроводжуватись порушенням обміну жовчних пігментів. За цих умов nпригнічується ріст нормальної мікрофлори кишечника, яка відновлює білірубін до nстеркобіліну. Тому при дисбактеріозі виділяються з калом проміжні продукти nобміну білірубіну або і сам білірубін, який окиснюється киснем повітря в nбілівердин зеленуватого кольору.

 

Біохімія нирок і сечі, сечоутворення.

 

 

Нирки – парний орган, призначений для nпідтримання постійності внутрішнього середовища організму та виділення кінцевих nпродуктів ­обміну. Вони регулюють водно-сольовий баланс, кислотно-основну nрівновагу, виділення азотових шлаків, осмотичний тиск рідин організму. Крім nтого, нирки беруть участь у регуляції артеріального тиску і стимулюють nеритропоез.

 

У структурі nниркової тканини розрізняють зовнішній, або кірковий, шар червоного кольору та nвнутрішній, або мозковий, шар, що має жовто-червоне забарвлення.

Функціонально-структурною одиницею nниркової тканини є нефрон.

 

 

 

http://www.youtube.com/watch?v=glu0dzK4dbU

 

Кожна нирка містить до 1 млн. nнефронів. До його складу входить мальпігієве (ниркове) тільце, що містить nсудинний клубочок ­А.М.Шумлянського, який оточений капсулою (капсула Боумена). nСкладо­вими компонентами нефрону є також: проксимальні та дистальні звивис­ті nканальці; збірні трубочки; низхідне та висхідне коліна петлі нефрону (петля nГенле); дистальний сегмент, який складається з товстого висхідного коліна nпетлі; дистальний звивистий та зв’язувальний канальці. Зв’язувальний каналець nз’єднується із збірною трубочкою. Ниркові канальці разом із трубочками nпронизують кіркову і мозкову речовини нирок.

http://www.youtube.com/watch?v=aQZaNXNroVY&feature=related

 

Існують два типи nнефронів:

1. Кіркові, які nзнаходяться в кірковому шарі нирки. Їх частка складає 85 % від усіх нефронів nнирки.

2. Юкстамедулярні nнефрони (15 %), капілярні клубочки яких розташовані на межі кіркового і nмозкового шарів нирки.

 

Особливості обміну речовин у нирках

 

Нирки є основним nорганом виділення. З їх участю відбувається виді­лення з організму кінцевих nпродуктів білкового обміну, а також води і солей.

За своєю nфункціональною здатністю нирки більш важливі, ніж такі органи виділення, як nкишечник, шкіра, легені й печінка. Зупинка функції нирок несумісна з життям – nлюдина помирає на 4-6 день після її відключення.

Тканина нирки містить багато води n(близько 84 %), що вказує на високий рівень метаболічних процесів. Про високу nінтенсивність окисних процесів у нирках свідчить значна здатність їх поглинати nкисень: нирки поглинають до 10 % усього кисню, що використовується організмом. nПротягом доби через нирки протікає 700-900 л крові. Основним енергетичним матеріалом nдля роботи нирок є вуглеводи. У нирках інтенсивно відбувається гліколіз, nкетоліз, аеробне окиснення і пов’язане з ним фосфорилювання, що зумовлює nнайефективніше використання енергії та утворення найбільшої кількості АТФ. У nкірковій речовині нирок ­домінує аеробний тип обміну речовин, а у мозковій – nанаеробний.

У нирках на nвисокому рівні інтенсивно відбувається обмін білків. Зокрема, досить активно nперебігають процеси трансамінування і дезамінування, що супроводжуються nутворенням аміаку. Головним джерелом для його утворення є розщеплення nглутаміну, який потрапляє в нирки із різних тканин.

У результаті взаємодії аргініну і nгліцину під впливом трансамідинази в нирках утворюється гуанідинацетат, який nпереноситься кров’ю в печінку, де перетворюється в креатин. Підвищення в крові nактивності даного ферменту спостерігається за умов ураження нирок або некрозу підшлункової nзалози.

Ниркова тканина nбагата на різні ферменти, зокрема, ЛДГ, АсАТ, АлАТ. Тут проявляють високу nактивність ізоферменти ЛДГ₁, ЛДГ₂, ЛДГ₃, ЛДГ₅, nале розподіл їх неоднорідний. Так, у кірковій речовині нирок переважають ЛДГ₁ nі ЛДГ₂ форми, а в мозковій – ЛДГ₃ і ЛДГ₅.

Важлива роль у нирках належить nізоформам аланінамінопептидази (ААП). Існує 5 ізоформ ААП, кожна з яких є nхарактерною для певного органа.

ААП₁ зосереджена в nосновному в тканині печінки, ААП₂ – в підшлунковій залозі, ААП₃ n– в нирках, ААП₄ і ААП₅ – в різних відділах стінки nкишечника.

Поява в крові й сечі ізоферменту nААП₃ вказує на пошкодження тканини нирки. При гострих запальних nпроцесах у нирках насамперед підвищується проникність клубочкових мембран, що nспричиняє появу в сечі білка, зокрема ферментів.

 

Механізм сечоутворення

 

Сеча являє собою рідину, в якій nмістяться різноманітні органічні й неорганічні речовини, що виводяться з nорганізму. Із сечею виходить надлишок води, в якій розчинені кінцеві продукти nазотового обміну, продукти гниття білків, що всмоктуються в кишечнику і через nкров надходять до печінки, де перетворюються на парні сполуки, мінеральні солі nта сторонні для організму речовини (ксенобіотики). Це сполуки, що потрапили в nорганізм як домішки їжі, лікувальні препарати, токсини тощо. Із сечею nвиділяються також гормони, вітаміни та їх похідні. Усі названі речовини можуть nбути в сечі у вигляді різних продуктів перетворення їх в організмі. Вміст nбагатьох із них в сечі значно вищий, ніж у плазмі крові.

Ці факти свідчать про те, що з nкрові в сечу через нирки речовини потрапляють не простою дифузією чи nфільтрацією.

Тут спостерігається явище, що nнагадує активне всмоктування поживних речовин у кишечнику. Отже, нирки nвиконують дуже складну ро­бо­ту, спрямовану проти осмотичного тиску і nпризначену для концентрування певних речовин у сечі.

Як утворюється nсеча? Три процеси, що відбуваються в нефронах, лежать в основі її виникнення: nфільтрація, реабсорбція і секреція.

 

 

http://www.youtube.com/watch?v=aQZaNXNroVY&feature=related

http://www.youtube.com/watch?v=lH9IXpp5zTU

 

Клубочкова фільтрація води і низькомолекулярних nкомпонентів плазми зумовлена різницею між гідростатичним тиском крові в nкапілярах клу­бочків (приблизно 70мм Нg), онкотичним тиском білків плазми nкрові (приблизно 30 мм nНg) та гідростатичним тиском ультрафільтрату плазми крові в nкапсулі клубочка (приблизно 20мм Нg). У нормі ефективний nфільтраційний тиск, що спричиняє клубочкову фільтрацію, визначається за nформулою

70мм Hg – (30 мм nHg + 20 мм Hg) = 20 мм Нg.

Зрозуміло, що для проходження nфільтрації необхідно, щоб сума онко­тичного тиску білків плазми крові й тиску nрідини в капсулі клубочка була меншою від гідростатичного тиску крові в nкапілярах клубочка.

Величина гідростатичного тиску в nкапсулі клубочка нирок визначається, в основному, співвідношенням просвіту nприносної і виносної артеріол клубочка. У нормі діаметр приносної артеріоли на n30 % більший, ніж виносної. Звуження виносної артеріоли, яке призводить до nзбільшення різниці в діаметрі приносної і виносної артеріол, буде збіль­шувати nфільтрацію і навпаки, звуження приносної артеріоли знижує фільтрацію.

http://www.youtube.com/watch?v=lH9IXpp5zTU

 

Ті речовини, що посилюють кровообіг у nнирках, а також збільшують фільтрацію в клубочках, є сечогінними чинниками n(наприклад, теофілін, теобромін).

У результаті nфільтрації утворюється так звана первинна сеча, в якій практично немає білка. nЗа добу в просвіт канальців надходить 180‑200 л ультрафільтрату плазми nкрові. Оскільки фільтрація є пасивним процесом, то у фільтраті компоненти nмістяться приблизно в таких концентраціях, як і в плазмі. Тільки білки nпотрапляють в ультрафільтрат у дуже незначній кількості (з невисокою nмолекулярною масою), та й ті здебільшого реабсорбуються. Зворотному nвсмоктуванню не підлягають сечовина (частково), сечова кислота, креатинін, nпарні сполуки та інші кінцеві продукти обміну, які не потрібні організмові. nТаким чином, другим чинником сечоутворення є реабсорбція.

За добу епітелій nканальців зворотно всмоктує (реабсорбує) значну кількість речовин: 179 л води, 1 кг NaCl, 500 г NaHCO₃, 250 г глюкози, 100 г вільних nамінокислот.

http://www.youtube.com/watch?v=KINOArtDeWg&feature=related

 

Крім реабсорбції, в канальцях відбувається ще додаткова секреція лугів, nкислот, деяких пігментів, лікарських речовин тощо. Внаслідок усіх цих nпроцесів, тобто зворотного всмоктування одних речовин, концентрації інших, а nтакож додаткової секреції, первинна сеча поступово перетворюється на вторинну. nЦя сеча вже істотно відрізняється за своїм складом від плазми крові. Таким nчином, завдяки переміщенню крові через нирки відбувається очищення її від nрізних непотрібних і шкідливих речовин. Для nоцінки стану очищення організму від різних речовин використовують показник nклубочкової фільтрації, так званий кліренс (очищення). Кліренс будь-якої nречовини виражають кількістю мілілітрів плазми крові, яка очищається від nречовин (зокрема, продуктів обміну) за 1 хв при проходженні через нирки.

Нирковий фільтр. За 1 добу в нирках людини nутворюється близько 180 л nпервинної сечі, що відповідає утворенню за 1 хв приблизно 125 мл ультрафільтрату.

 

 

 

Утворення первинної сечі

Якщо будь-яка речовина (наприклад глюкоза) в nпроксимальних канальцях повністю зворотно всмоктується, то в такому випадку nкліренс крові від даної речовини дорівнює нулю. І навпаки, якщо речовина (наприклад, інулін, nкреатинін), яка перейшла в ультрафільтрат, зворотно зовсім не всмоктується, то nкліренс її, виражений в мілілітрах плазми, дорівнює величині ультрафільтрату, nтобто 125 мл за 1 хв.

Практично кліренс є величиною трохи nменшою, ніж 125 мл. Так, кліренс сечовини близький до 70, тобто за 1 хв від nцього кінцевого продукту азотового обміну звільняється 70 мл плазми, а зворотно nвсмокту­ється в канальцях кількість сечовини, що міститься в 55 мл nультрафільтрату. Якщо кліренс перевищує величину 125, то це свідчить, що дана nречовина не тільки фільтрується в клубочках, а й активно виділяється і nсекретується в канальцях. Речовинами, за якими найчастіше визначають клубочкову nфільтрацію, є інулін (полімер фруктози), манітол, креатинін.

Чітке зниження клубочкової nфільтрації при запальних захворюваннях нирок (нефрити) супроводжується nзменшенням виділення з орга­нізму кінцевих продуктів обміну речовин, зокрема nсечовини, сечової кислоти, креатиніну та ін., що призводить до так званої nазотемії.

 

Механізми реабсорбції речовин у канальцях нирок

 

Більша кількість nпервинної сечі під час переміщення по ниркових канальцях (довжина всіх ниркових nканальців перевищує 100 км) nвіддає багато своїх компонентів назад у кров. Практично всі біологічно важливі nдля організму речовини реабсорбуються.

 

 

 

Реабсорбція nвідбувається або простою дифузією, або активним транспортом. Більшість речовин nреабсорбується за допомогою активного транспорту, який потребує значних затрат nенергії. Тому в канальцях нирок надзвичайно розвинута система активного nтранспорту речовин. Висока активність Na⁺, K⁺-АТФази nстворює Na⁺/K⁺-градієнт для вторинного активного nтранспорту різних речовин.

Залежно від nступеня реабсорбції в проксимальних канальцях, усі речовини діляться на 3 nгрупи:

1. Речовини, що nактивно реабсорбуються.

2. Речовини, що nмало реабсорбуються.

3. Речовини, що не nреабсорбуються.

http://www.youtube.com/watch?v=KINOArtDeWg&feature=related

 

Активно реабсорбуються іони натрію, хлору, магнію, кальцію, вода, nглюкоза та інші моносахариди, амінокислоти, фосфати неорганічні, nгідрокарбонати, білки тощо.

 

 

 

Глюкоза і білки реабсорбуються nмайже стовідсотково, амінокислоти – на 93 %, вода – на 96 %, NaCl – на 70 n%, решта речовин більше, ніж на половину. Іони натрію реабсорбуються епітелієм nканальців з участю активного транспорту. Спочатку вони потрапляють із ниркових nканальців у клітини епітелію, а звідти – в міжклітинне середовище. За Na⁺ nіз первинної сечі пасивно рухаються Сl- та НСО₃-, відповідно до nпринципу електронейтральності, а вода – за осмотичним градієнтом внаслідок nпідвищення осмотичного тиску в міжклітинному просторі. Звідси речовини nпроникають у кровоносні капіляри.

Глюкоза й амінокислоти nтранспортуються за допомогою спеціальних переносників разом з Na⁺, nвикористовуючи енергію Na⁺-градієнта на мембрані. Са²⁺ і nМg²⁺ реабсорбується, вірогідно, з участю спеціальних транспортних nАТФаз. Білок реабсорбується шляхом ендоцитозу.

Мало реабсорбується сечовина й nсечова кислота. Вони переносяться простою дифузією в міжклітинне середовище, а nзвідси – назад у петлю Генле. До нереабсорбованих речовин відносяться креатинін, nманітол, інулін та ін.

 

Функціональне значення різних nвідділів ниркових канальців у ­сечоутворенні неоднозначне. Низхідне і висхідне nколіна петлі Генле утворюють протипротічну систему, яка бере участь у nконцентруванні й розведенні сечі, завдяки чому густина сечі може коливатися в nмежах від 1,002 до 1,030.

Рідина, що переміщується з nпроксимального відділу канальця (кіркова зона) в тонкий низхідний відділ петлі nГенле, потрапляє в зону нирки, де концентрація осмотично активних речовин вища, nніж у корі нирки. Це підвищення осмолярної концентрації зумовлене дією товстого nвисхідного відділу петлі, стінка якого непроникна для води, а клітини його nтранспортують іони Сl- і Na⁺ в інтерстиціальну тканину. Стінка nнизхідного тонкого відділу петлі, навпаки, проникна для води і тому тут вона nвсмоктується за осмотичним градієнтом із просвіту канальця в оточуючу проміжну nтканину нирки, тоді як осмотично активні речовини залишаються в просвіті цього nвідділу канальця. Чим далі від кори по прямій лінії знаходиться рідина в nнизхідному коліні петлі, тим вища її осмолярна концентрація. У кожній сусідній nділянці низхідного відділу петлі спостерігається незначне наростання nосмотичного тиску, а вздовж петлі осмолярна концентрація збільшується від 300 nмосм/л до1450 мосм/л (рис.).

Переміщення рідини по висхідному відділі петлі нефрону супрово­джується nреабсорбцією іонів хлору і натрію, тому в початкові ділянки дистального nзвивистого канальця завжди потрапляє гіпотонічна рідина. ­Частина води з nцієї рідини за осмотичним градієнтом реабсорбується, тому осмолярна nконцентрація рідини в усьому відділі зростає. Рдина тут спочатку стає nізоосмолярною, а завершальне концентрування її відбувається в збірних nтрубочках. У результаті цього виділяється гіперосмотична сеча.

Значна роль в nактивному транспорті натрію із дистальних канальців в міжклітиннй простір nналежить гормону кори надниркових залоз ­альдостерону.

 

Секреція альдостерону зростає, коли nконцентрація Nа⁺ в плазмі крові нижча за норму. Під дією nальдостерону іони Nа⁺ можуть повністю реабсорбуватися із сечі. nЗрозуміло, що за умов підвищення концентрації Nа⁺ в плазмі дія nальдостерону буде незначною.

У нормі через петлю Генле проходить nщоденно від 40 до 60 л nводи. Цей об’єм далі зменшується приблизно до 2-1,5 л, але частка nреабсорбованої води може змінюватися залежно від потреб організму. В петлі nГенле, дистальних канальцях і збірних трубочках відбувається диференційована nреабсорбція води і розчинених у ній речовин.

http://www.youtube.com/watch?v=6x5pVoMb_vI&feature=related

 

У цих процесах беруть участь два nмеханізми:

1. Активний процес nу петлі Генле, що призводить до виникнення високої осмолярності в мозковому nшарі нирки та низької осмолярності сечі. Цей механізм при відсутності nантидіуретичного гормону (АДГ) сприяє утворенню розведеної (гіпоосмолярної) nсечі (рис.).

2. Пасивний процес, який від­бувається nтільки при наявності АДГ і забезпечує реабсорбцію води без розчинених речовин nіз дистальних відділів канальців і збірних трубочок за осмотичним градієнтом. nЦей механізм призводить до концентрації сечі й розбавлення плазми. Отже, при nвідсутності АДГ стінки дистальних відділів канальців і збір­них трубок nнепроникні для води, осмоляльність у них не змінюється і виводиться nгіпоосмоляльна сеча.

При наявності АДГ стінки ди­стального nвідділу канальців і збірних трубок стають проникними для води. Вона nпереміщується за осмотичним градієнтом, що спонукає концентрування сечі в міру nпроходження її через мозковий шар нирки. Вода реабсорбується доти, поки nосмоляльність сечі не досягне такого рівня, який є в найглибшому шарі нирки, що nв 4 або 5 разів вище відповідних величин для плазми крові.

На виділення нирками води та іонів nNа⁺ впливають також простагландини. Зокрема встановлено, що nпростагландини А₂ і Е₂ стимулюють діурез і сприяють nвиділенню із сечею натрію. Цю дію пов’язують з перерозподілом крові в нирці від nкіркового шару до мозкового, який супроводжується гальмуванням реабсорбції Nа⁺.

Іони К⁺ nреабсорбуються переважно в проксимальних канальцях, а виділяються в дистальних. nПро функціонування секреторного механізму виділення іонів К⁺ засвідчує nте, що його кліренс вищий, ніж для інуліну. Секреція К⁺ в дистальних nканальцях здійснюється шляхом обміну на Nа⁺. Тільки за умов порушення nреабсорбції Nа⁺, наприклад при недостатності кори надниркових залоз, nсекреція К⁺ знижується і може настати гіперкаліємія. Таким чином, nмеханізм обміну Nа⁺–К⁺ можна розглядати як частину nконтрольованого альдостероном процесу реабсорбції Nа⁺ в дистальних nканальцях нирки. Нормальна робота цього механізму забезпечує щоденне виділення nприблизно 25 мекв К⁺ навіть при відсутності надходження К⁺ nабо при зниженні концентрації його в плазмі. Гіперфункція кори надниркових nзалоз за допомогою виділеного альдо­стерону спричиняє надмірну реабсорбцію Nа⁺, nщо супроводжується підвищеним виділенням К⁺ та загрозливим зниженням nйого вмісту в організмі.

В дистальних канальцях та збірних nтрубках іони Nа⁺ обмінюються не тільки на К⁺, але і на nіони Н⁺ та NН₄⁺. З цими процесами пов’язана nздатність нирок підкислювати або олужувати сечу і підтримувати на сталому рівні nрН крові.

В транспорті nречовин у ниркових канальцях беруть участь ферменти: глутаміназа, яка nфункціонує в час секреції NН₃⁺; карбоангідраза, що nнеобхідна для обміну Н⁺–Nа⁺; Nа⁺, К⁺-АТФаза, nза участю якої транспортуються іони Nа⁺, К⁺ та nреабсорбуються з первинної сечі амінокислоти і глюкоза.

Ниркова регуляція тиску крові

 

Нирки здійснюють nконтроль рівня артеріального кров’яного тиску. Ряд різновидів гіпертонії людини nпов’язаний із різними нирковими пору­шеннями.

Експериментальну гіпертонію в собак nможна викликати шляхом часткової перев’язки ниркових артерій, обмежуючи тим nсамим нирковий кровообіг. Такий самий ефект спостерігається і за умов nденервації нирки, що свідчить про гуморальний механізм даної експериментальної nгіпертонії. До виникнення цієї гіпертонії має відношення фермент ренін, що nвиробляється ниркою. Ренін діє на білок плазми крові ангіотензиноген (альфа₂‑глобулінова nфракція), який синтезується в печінці, і відщеплює від нього поліпептид – nангіотензин І.

 

 

 

Доведено, що у хворих на nесенціальну гіпертонію вміст реніну в плазмі підвищений. У здорових людей ренін nплазми крові знаходиться в інгібованому стані завдяки дії речовин, що nутворюються із серинфосфатиду. Треба підкреслити, що сам ренін не впливає на nсудини. Пресорна дія викликається ангіотензином ІІ, який утворюється з nангіотензину І під впливом карбоксикатепсину. Останній відщеплює від nангіотензину І дипептид. Продукт реакції – ангіотензин ІІ – має дуже сильну nсудинозвужувальну дію і викликає виникнення гіпертонії. Усім тканинам nорганізму, особливо в кишечнику і нирках, притаманна висока пептидазна nактивність, що руйнує ангіотензин ІІ.

Утворення і nвиділення реніну здійснюється юкстагломерулярним апаратом для здійснення nгомеостатичного контролю над артеріальним тиском (у відповідь на його nзниження). Крім того, зменшення об’єму крові та позаклітинної концентрації nіонів натрію або калію стимулює поза клітиною посилення синтезу і виділення nреніну. Ангіотензин ІІ діє безпосередньо на надниркові залози, стимулюючи nвиділення альдостерону, який викликає затримку в організмі іонів натрію. nГіпертензивна дія ангіотензину ІІ регулюється також кінінами плазми, які мають nздатність підвищувати проникність капілярів і розширювати судини, що спричиняє nзниження артеріального тиску. Прикладом таких кінінів можуть бути калідин та nбрадикінін. Це пептиди, які утворюються в результаті протеолітичного розщеплення nкініногену, що міститься в глобуліновій фракції плазми. Таке розщеплення можуть nвикликати трипсин, плазмін та інші протеолітичні ферменти тканин і рідин nорганізму – ­калікреїни. Брадикінін (нонапептид) виникає під впливом калікреїну nплазми, а калідин (декапептид) утворю­ється при дії на кініноген калікреїнів nпідшлункової залози й інших органів.

Калідин може перетворюватись на nбради­кі­нін за допомогою амінопептидази. Припускають, що активність ренін-ан­гіотензинової nсистеми тісно пов’язана з утворенням простагландинів у нирці. Кожна з цих nсистем бере участь у регуляції водно-сольового обміну і тиску крові. Порушення nводно-сольового обміну призводять до змін функціонування ренін-ангіотензинової nсистеми. Синтезовані в нирках простагландини змінюють чутливість ниркових nклітин до дії певних гормонів. В останні роки доведено, що в нирках nсинтезується також еритропоетин, який стимулює кістковомозкове кровотворення. nСинтез еритропоетину зумовлюється крововтратами, шоком, гіпоксією та ін.

 

Нирки і кислотно-лужна рівновага

 

Разом із легеневою системою і nбуферними системами крові нирки підтримують на постійному рівні рН крові та nінших тканин. Найшвидше реагують на зміну рН буферні системи крові (їх дія nвиявляється вже через 0,5-1 хв і менше), легені впливають на нормалізацію nконцентрації водневих іонів крові через 1-3 хв. Нормалізуюча дія нирки на зміну nрН відзначається найпізніше (10-20 годин).

Визначальним механізмом підтримання nконцентрації водневих іонів в організмі за допомогою нирок є процеси nреабсорбції натрію і секреції іонів водню. В основі їх дії лежать декілька nхімічних процесів:

1. Реабсорбція nіонів натрію під час перетворення двозаміщених фосфатів в однозаміщені. У nпроцесі переміщення клубочкового фільтрату по нефрону відбувається вибіркове nвсмоктування клітинами канальців іонів Na⁺, замість яких у просвіт nканальців із клітин потрапляють іони водню. Наслідком цього є перетворення nдвозаміщеного фосфату Na₂HPO₄ на однозаміщений NaН₂РО₄, nякий виділяється із сечею.

2. Затримці в nорганізмі іонів натрію і виведенню іонів водню сприяє перетворення бікарбонатів nу вугільну кислоту, яка розкладається на СО₂ і Н₂О під nвпливом ферменту карбоангідрази з утворенням вугільної ­кислоти.

Вугільна кислота дисоціює на аніон nбікарбонату й іон водню. Далі Н⁺ (кислота) виноситься з клітин у nканальці нефрону (за механізмом антипорту з Na⁺) й екскретується із nсечею, а НСО₃^– (луг) із ниркових клітин потрапляє в кров nу формі NaHCO₃, знижуючи її кислотність (рис.).

 

 

3. Затримці натрію в організмі сприяє nутворення в нирках аміаку і використання його для нейтралізації та винесення nкислих метаболітів замість інших іонів.

Аміак у тканині нирок утворюється в nрезультаті дезамінування глутаміну та глутамату. Розпад глутаміну відбувається nпід впливом ферменту глутамінази, який розкладає його до глутамінової кислоти і nвільного аміаку.

 

Властивості й склад сечі

 

Кількість сечі n(діурез) у здорової людини становить 1000-2000 мл на добу. Добова кількість nсечі, нижча 500 мл і вища 2000 мл, у дорослої людини вважається патологічною. У nчоловіків діурез трохи більший, ніж у жінок, і складає в середньому 1500-2000 nмл, у жінок – 1000-1600 мл. Добовий діурез може змінюватися залежно від nхарактеру дієти, умов праці, температури навколишнього середовища тощо.

Вживання великої кількості води nсупроводжується збільшенням діурезу до 2000-3000 мл, і навпаки, обмежене nспоживання води призводить до зменшення діурезу до 700 мл і навіть менше. Вживання nфруктів, ягід і овочів, багатих на воду, теж посилює діурез, а сухі продукти, nособливо солоні, зменшують його. Зменшується кількість сечі також при роботі в nгарячих цехах, в спеку, коли людина втрачає воду переважно з потом.

Збільшення діурезу n(поліурія) спостерігається при багатьох захворюваннях, а також під час nзастосування різних сечогінних засобів. Багато сечі виділяється у хворих на nцукровий і нецукровий діабет.

Зниження добової nкількості сечі (олігурія) спостерігається при лихоманці, проносах, блюванні, nгострих нефритах, серцевій недостатності та ін.

Повна зупинка виділення сечі n(анурія) буває при отруєнні свинцем, арсеном, сильних стресах, сечокам’яній nхворобі. Тривала анурія призводить до уремії. У нормі вдень виділяється сечі в n3-4 рази більше, ніж вночі. Але деякі патологічні стани (початки серцевої nдекомпенсації, цукрового діабету, хвороби нирок) проявляються переважанням nнічного виділення сечі над денним. Такий стан називається ніктурією.

Колір сечі. Звичайно сеча має бурштиновий або солом’яно-жовтий nколір.

Головним її пігментом є урохром, що утворюється з уробіліну або nуробіліногену при взаємодії їх із деякими пептидами. На колір сечі впливають і nінші пігменти, зокрема уроеритрин, що, вірогідно, є похідним меланіну; nуропорфірини, рибофлавін та ін. При зберіганні, очевидно, в результаті nокиснення уробіліногену, сеча темніє. Така ж сеча спостерігається при екскреції nбілірубіну, що має місце при обтураційних жовтяницях, а також жовтяницях nпечінкового походження.

Концентрована сеча, що виділяється nв невеликій кількості й має високу густину, виразно жовтого забарвлення.

Бліда сеча має низьку густину і nвиділяється у великих кількостях.

При патологічних станах сеча може nнабувати різних кольорових відтінків. Так, червоний або рожево-червоний колір nсечі буває при гематурії, гемоглобінурії, під час приймання амідопірину, nсантоніну та інших лікарських середників. Висока концентрація уробіліну і nбілірубіну може надавати сечі бурого або червоно-бурого відтінку. Зелений або nсиній колір сечі спостерігається за умов гниття білків у кишечнику, яке nзумовлює утворення індоксилсірчаних кислот. Останні, розкладаючись, утворюють nіндиго.

Прозорість. Свіжовипущена сеча є прозорою рідиною. Відстояна сеча мутніє у зв’язку з nнаявністю в ній муцинів та клітин епітелію слизової оболонки сечовивідних nшляхів.

 

 

Помутніння сечі зумов­люється також кристаликами щавелевої кислоти n(оксалатів) та сечової (уратів). При тривалому стоянні сечі випадають в осад nпереважно урати, які, адсорбуючи пігменти, зумовлюють її помутніння. У сечі з nлужною реакцією випадають в осад фосфати кальцію і магнію. ­Лужний характер nсечі, що відстоюється, спричиняється розкладом під впливом мікрофлори сечовини nдо аміаку. Останній робить сечу лужною, що призводить до випадання в осад nназваних солей і потемніння сечі. Сеча каламутніє і у хворих із запальними nпроцесами сечовивідних проток, коли в сечу потрапляють гній, білок, клітини nкрові тощо.

Для діагностики деяких захворювань nсечу підкислюють і підігрівають. Якщо після цього муть зникне, то це означає, nщо вона зумовлена фосфатами кальцію або магнію й уратами. Якщо ж муть не nзникає, то вона, вірогідно, залежить не від солей, а викликана гноєм, епітелієм nта іншими домішками.

Густина сечі залежить від концентрації розчинених nречовин. Протягом доби густина сечі коливається в межах від 1,002 nдо 1,035 г/см³, що пов’язано з періодичним прийманням їжі, води і nвиділенням води з орга­нізму. За добу із сечею виділяється близько 60-65 г твердих речовин, зокрема nприблизно 20 г nмінерального залишку. За звичайних умов густина сечі в здорової людини в nсередньому дорівнює 1,012-1,020.

Підвищення густини при нормальному діурезі або за поліурії nспостерігається у хворих, в яких із сечею виділяються в більших кількостях nорганічні й неорганічні речовини. Так, у сечі хворих на цукровий діабет nмістяться цукор, кетонові тіла та інші речовини, що зумовлюють не тільки nполіурію, а і високу густину (до 1,035). Підвищений діурез із низькою nпитомою масою сечі спостерігається у хворих на нецукровий діабет. При тяжкій nнирковій недостатності постійно виділяється сеча з низькою густиною, близькою nдо первинної сечі (1,010). Такий стан називається ізо­стенурією, він вказує на nпорушення концентраційної функції нирок.

Низька густина nсечі у хворих на нецукровий діабет (1,001-1,004) є наслідком порушення nзворотної реабсорбції води в ниркових канальцях через нестачу антидіуретичного nгормону.

Олігурія, що nсупроводжує гострий нефрит, проявляється високою густиною сечі.

Реакція сечі. У нормі при змішаній їжі сеча кисла nабо слабо кисла (рН=5,3-6,8).

 

 

Найчастіше за норму приймають сечу nз рН=6. Споживання переважно м’ясної їжі й взагалі білків надає сечі кислої nреакції, при овочевій їжі вона стає лужною. Кисла реакція сечі зумовлюється, nголовним чином, однозаміщеними фосфатами, переважно NaH₂PO₄ ni KH₂PO₄. У лужній сечі переважають двозаміщені фосфати nабо бікарбонати калію чи натрію. Значне підвищення лужних речовин у крові nсупроводжується виділенням із сечею бікарбонатів, що підвищує рН сечі від 6,0 nдо 7,5-7,7.

Лужна реакція сечі відзначається у хворих на цистит і пієліт, що nпов’язано з розкладом сечовини в сечовому міхурі й утворенням аміаку. Така ж реакція nсечі буває після блювання, споживання лужних мінеральних вод тощо.

Виразно кисла реакція сечі має nмісце у хворих на цукровий діабет, при лихоманках та голодуванні.

 

 

Запах сечі. Свіжовипущена сеча має специфічний nзапах, зумовлений, головним чином, наявністю в ній летких кислот. Сеча, що nзберігається при відсутності консервантів, зазнає впливу мікроорганізмів, nзокрема розкладу сечовини з утворенням аміаку. Останній зумовлює різкий nаміачний запах. Сеча здорових людей може мати різний запах, залежно від виду nхарчування. Споживання часнику, хрону, цибулі надає специфічного запаху сечі. nВживання ліків, а також деякі захворювання теж ­можуть надавати її специфічного nзапаху.

 

Хімічний склад сечі

У сечі міститься велика кількість n(близько 200) різних органічних і неорганічних речовин. Вони є кінцевими nпродуктами метаболічних процесів у нирках та інших органах і тканинах nорганізму. Розглянемо найважливіші органічні й неорганічні речовини, що є в nсечі в нормі й при патології.

 

Органічні речовини сечі

Білки. Здорова людина за добу виділяє із nсечею до 30 мг білка, який звичайними лабораторними методами не виявляється. Як nправило, із сечею виділяються низькомолекулярні білки плазми крові або інших nтканин і органів. Серед білків можуть бути і ферменти, наприклад, пепсин, nтрипсин, підшлункова амілаза та ін. У сечу потрапляють і білки злущених клітин nсечовивідних органів. Збільшення вмісту білків у сечі дозволяє їх відзначати nзвичайними лабораторними методами і свідчить про патоло­гічний стан. При цьому nвміст білка в сечі збільшується переважно за рахунок білків плазми крові або nклітин сечовивідних шляхів. Запальні процеси нирок (гломерулонефрити) nсупроводжуються підвищенням проникності базальних мембран клубочків нефрону, що nпризводить до посилення фільтрації білків і появи їх у сечі. При нефрозах nпорушується реабсорбція білків у канальцях, що зумовлює вихід білків у сечу. nХворі на гломерулонефрити та нефрози за добу можуть втрачати із сечею до 20-40 г білка.

 

Поява білка в nсечі (протеїнурія) за походженням може бути нирковою і позанирковою. Ниркові nпротеїнурії зумовлені органічним пошко­дженням нефронів, внаслідок чого білки nплазми крові потрапляють у сечу. При цьому в сечі виявляють як альбуміни, так і nглобуліни. Позаниркові протеїнурії пов’язані з ураженнями сечових шляхів або nперед­міхурової залози. При патологічних станах у сечу потрапляє ряд ферментів: nліпази, амінотрансферази, рибонуклеази, амілази, фосфатази. Визначення їх nактивності застосовують для підтвердження діагнозів.

Сечовина становить основну nмасу органічного залишку сечі. Азот сечовини складає 80-90 % усього азоту сечі. nДоросла людина за добу виді­ляє із сечею 20-35 г сечовини. Зменшення nконцентрації сечовини спостерігається за умов обмеження білка в раціоні, nпорушення функції печінки, зокрема при переродженні печінки й отруєнні її nфосфором. Кількість сечовини знижується також при ацидозі, оскільки значна nчастина NH₃ використовується для нейтралізації кислот. Разом із тим, nураження нирок (нефрити) супроводжуються погіршенням виділення сечовини в сечу nі нагромадженням її у крові. У таких випадках настає отруєння організму nпродуктами азотного обміну (уремія).

Низький вміст nсечовини в сечі спостерігається в період інтенсивного росту організму і за умов nвживання анаболітиків.

Переважне харчування білковою їжею, nа також захворювання, що пов’язані з посиленим розпадом білків (цукровий nдіабет, злоякісні пухлини, деякі інфекційні хвороби, що супроводжуються nлихоманкою), зумовлюють підвищення рівня сечовини в сечі.

Сечова кислота. За добу із сечею виводиться в середньому 0,6-1,0 г сечової кислоти. Вміст nїї в сечі може змінюватися залежно від ­характеру харчуван­­ня. Зменшення виділення nсечової кислоти із сечею (до 0,3-0,5г на добу) буває в людей, що харчуються переважно nвуглеводною їжею, яка не містить пуринів.

М’ясні продукти, nікра, залозисті тканини, багаті на нуклеопротеїни, можуть служити причиною nпідвищення сечової кислоти в крові й сечі.

Підвищене nвиділення сечової кислоти є характерним для лейкозів, а також після прийняття nаспірину, кортикостероїдів. Внаслідок слабкої розчинності сечової кислоти та nїї солей вони можуть випадати в осад у зібраній сечі, а також утворювати nкамінці в нижніх відділах сечовивідних шляхів. При багатьох захворюваннях, nпов’язаних із порушенням обміну білків і нуклеїнових кислот, вміст сечової nкислоти в крові й сечі може значно підвищуватися. Сюди відносяться насамперед ­подагра, nопікова і променева хвороби. Виділяється сечова кислота у вигляді солей n(уратів), найчастіше – у вигляді натрієвої солі.

Із сечею виділяються також проміжні nпродукти пуринового обміну (20-50 мг на добу): ксантин, гіпоксантин та інші. nЗастосування деяких лі­карських речовин (теобромін, кофеїн), а також споживання nзначної кіль­кості кави, какао, чаю призводять до появи в сечі метилпохідних nпуринових основ.

Креатинін і креатин. У нормі із сечею nдоросла людина виділяє 1-2 г nкреатиніну за добу. Межі коливання залежать від стану мускулатури. Кількість nвиділеного креатиніну є сталою для кожної людини і віддзеркалює її м’язову nмасу. У чоловіків на кожний 1кг маси тіла за добу виділяється із сечею від 18 до 32 nмг креатиніну (креатиніновий коефіцієнт), а в жінок – від 10 до 25 мг. nКреатиніновий коефіцієнт невеликий у повних і худорлявих людей, але високий в nосіб із розвинутими м’язами.

Синтез креатину, nз якого утворюється креатинін, відбувається в нирках і печінці. Тому при тяжких nураженнях печінки і нирок кількість креатиніну в сечі зменшується. Крім того, nконцентрація креатиніну в сечі може зменшуватися у хворих із послабленням nбілкового обміну, наприклад, при атрофії м’язів та в інших випадках.

Креатинін не реабсорбується з nпервинної сечі в канальцях нефронів, тому кількість виділеного креатиніну nвідображає величину клубочкової фільтрації і за його кількістю можна nрозраховувати об’єм фільтрації й об’єм реабсорбції в нирках. У ниркових хворих nіз порушенням фільтрації зменшується виділення креатиніну, а вміст його в крові nзростає. Захворювання, при яких відбувається руйнування білків (наприклад, nінфекційні хвороби, інтоксикації, викликані деякими отруйними речовинами), nпроявляються підвищенням вмісту креатиніну в сечі.

При втраті nбілкової маси тіла внаслідок тривалого негативного азотового балансу виділення nкреатиніну зменшується, а креатину зростає, але сумарне виділення цих двох nречовин залишається в загальному постійним. Це спостерігається у хворих на nцукровий діабет, гіпертиреоз, лихоманку, а також при голодуванні.

Виділення креатину в дітей більше, nніж у дорослих, аналогічно в жінок його більше виділяється, ніж у чоловіків. nПосилене виділення креа­тину буває у вагітних жінок і в ранньому nпісляпологовому періоді.

Креатинурія має місце й у людей nпохилого віку як наслідок атро­­фії м’язів. Найбільший вміст креатину в сечі nспостерігається при патоло­гіч­них станах м’язової системи, особливо при nміопатії та м’язовій ди­строфії.

Амінокислоти. За добу здорова людина виділяє із nсечею близько 2‑3,0 г амінокислот. Виділяються із сечею як вільні nамінокислоти, так і амінокислоти, що входять до складу низькомолекулярних nпептидів та парних сполук. У сечі виявлено 20 різних амінокислот та багато nпродуктів їх обміну. Вміст амінокислот у сечі зростає при різних патологічних nстанах, що супроводжуються розпадом тканинних білків – у хворих з травмами, при nпроменевій і опіковій хворобі. Зростання концентрації амінокислот у сечі є nсвідченням порушення функції печінки і, зокрема, пригнічення утворення білків nта сечовини.

Зустрічаються порушення обміну nокремих амінокислот, що мають спадковий характер. Наприклад, фенілкетонурія, nзумовлена спадковою нестачею в печінці ферменту фенілаланінгідроксилази, nвнаслідок чого заблоковано перетворення фенілаланіну в тирозин. Для виявлення nфеніл­кетонурії застосовують хлорне залізо: до свіжої сечі додають декілька nкрапель розчину FeCl₃ і через 2-3 хвилини спостерігають появу nоливково-зеленого забарвлення.

До спадкових порушень обміну nамінокислот відноситься й алкаптонурія, при якій у сечі різко зростає вміст гомогентизинової nкислоти – проміжного продукту обміну тирозину. Сеча, виділена цими хворими, nшвидко темніє на повітрі.

Парні сполуки. Гіпурова кислота (бензоїлгліцин) утворюється nвнаслі­док сполучення в печінці й частково в нирках бензойної кислоти з гліцином. nВміст її в добовій сечі знаходиться в межах від 0,6 до 1,5 г. Споживання продуктів nрослинного походження, зокрема ягід і фруктів, де є багато бензойної кислоти, nпризводить до підвищеного виділення із сечею гіпурової кислоти. Підвищене nвиділення її спостерігається і за умов ­посилення гниття білків у кишечнику.

У клініці з метою з’ясування nфункціональної здатності печінки зв’язувати токсичні речовини іноді проводять nтак звану пробу Квіка-Пителя, в ході якої визначають вміст гіпурової кислоти в nсечі після введення стандартної кількості бензоату натрію (6 г).

Індикан (калієва сіль індоксилсірчаної nкислоти). За добу виділяється із сечею близько 10-25 мг індикану. Вміст його в nсечі зростає при посилен­ні процесів гниття в кишечнику, що можуть наставати nпри надмірному вживанні м’ясних продуктів і при послабленні функції кишечника n(атонія, закрепи тощо), а також при хронічних інфекційних захворюваннях, що nсупроводжуються розпадом білків, наприклад туберкульоз легенів.

Органічні кислоти. nУ сечі здорової людини завжди виявляють у незначних кількостях органічні nкислоти: мурашину, оцтову, масляну, бета-оксимасляну, ацетооцтову та ін.

Серед інших органічних речовин у nсечі наявні у невеликих кількостях ліпіди (холестерин, нейтральні жири та ін.).

Вітаміни. Із сечею виділяються майже всі вітаміни, що є в nорганізмі людини. Найбільше в сечу потрапляють водорозчинні вітаміни. У добовій nпорції сечі здорової людини міститься в середньому 20-30 мг аскорбінової nкислоти, 0,1-0,3 мг тіаміну, 0,5-0,8 мг рибофлавіну. У сечі є також продукти nобміну вітамінів.

З’ясування вмісту вітаміну С в сечі nдає уявлення про забезпеченість організму цим вітаміном. У клініці застосовують nспосіб визначення кількості міліграмів вітаміну С, що екскретується із сечею за n1 годину. У практично здорових людей за 1 год виділяється 1 мг аскорбі­нової nкислоти.

Гормони. У сечу завжди потрапляють гормони та продукти їх обміну. nВміст їх може змінюватися залежно від функціонального стану організму, зокрема nпечінки та ендокринних залоз.

 У клініці широко використовують визначення n17-кетостероїдів, які є продуктами перетворень кортикостероїдів та чоловічих nстатевих гормонів (андрогенів). У сечі здорового чоловіка добова кількість n17-кетостероїдів становить у середньому 15-25 мг. При посиленні функції кори nнадниркових залоз кількість 17-кетостероїдів зростає в декілька разів.

Уробілін. Уробілін, точніше стеркобілін, завжди знаходиться nв незначній кількості в сечі. Але у хворих на гемолітичну та печінкову nжовтяниці вміст його значно зростає, що пов’язано з пригніченням функції nпечінки розкладати мезобіліноген (уробіліноген), який потрапляє з кишечника.

Призупинення надходження жовчі в nкишечник внаслідок закупорки їх жовчовидільних шляхів викликає зникнення із nсечі уробіліногену та появу в ній жовчного пігменту – білірубіну.

Білірубін. Сеча здорової людини містить незначну кількість nбілірубі­ну, яку звичайними лабораторними методами не виявляють. Поява nбілірубіну в сечі (білірубінурія) спостерігається при закупоренні жовчної nпротоки й ураженні паренхіми печінки. Якщо пошкоджується паренхіма ­печінки, то nбілірубін через зруйновані клітини потрапляє в кров. Підвищення концентрації nпрямого білірубіну в крові зумовлює появу його і в сечі. При білірубінурії сеча nнабуває кольору, подібного до темного пива, через ­деякий час вона стає nжовто-зеленою внаслідок окиснення білірубіну в білівердин.

Глюкоза. Сеча здорової людини містить незначну кількість nглюкози, яку звичайними лабораторними методами не виявляють. Підвищення nкількості глюкози в сечі може спостерігатися тоді, коли вміст її в крові nперевищує 8-9 мМ/л (нирковий поріг глюкози). Але в деяких випадках глюкозурія nможе виникати при нормальній концентрації глюкози в крові. Це так звана ниркова nглюкозурія, яка є наслідком порушення зворотного всмоктування глюкози в nниркових канальцях.

Глюкозурія відзначається при цукровому і стероїдному діабеті, nгіперфункції щитовидної залози, введенні кортикотропного гормону та в інших nвипадках. У хворих на цукровий діабет вміст глюкози в сечі може nсягати 5-10 %.

Галактоза. Спостерігається в сечі дітей, які харчуються переважно nмолоком, за умов порушення процесів травлення або послаблення перетворення nгалактози в глюкозу в печінці. У немовлят галактозурія часто поєднується з nлактозурією. Для визначення функціонального стану печінки в клініці іноді nзастосовують так звану галактозну пробу. Людині дають 40 г галактози, після чого nповторно визначають її вміст у сечі. У нормі після “галактозного nнавантаження” виділення галактози із сечею відбувається лише в перші дві nгодини. Ящо глікогенсинтезуюча функція печінки послаблена, то галактозурія nтриває 3-4 години.

Фруктоза. Фруктоза рідко з’являється в сечі. Фруктозурія в nпомітних концентраціях буває й у здорових людей за умов споживання великої кількості nфруктів, ягід, меду. У всіх інших випадках поява фруктози в сечі може бути nрезультатом порушення печінкового метаболізму. Фруктозурія виникає при nцукровому діабеті, запаленні печінки, деяких спадкових захворюваннях.

Пентози. Пентози виділяються із сечею після вживання nвеликої кількості фруктів або фруктових соків. Багато пентоз є у вишнях, сливах nі чорній смородині.

Пентозурія відзначається при таких nзахворюваннях, як цукровий і стероїдний діабет, деякі інтоксикації; існує і nспадкова ідіопатична пентозурія. В останньому випадку через відсутність nспецифічної дегідрогенази ксилулоза не метаболізується і виділяється із сечею. nКлінічно хвороба нічим себе не проявляє, але. оскільки проба на цукор в сечі nпозитивна, то цю пентозурію можна помилково сприйняти за цукровий діабет.

Кетонові тіла. В нормі добова сеча містить 20-50 мг кетонових nтіл. Така кількість не виявляється методами, що застосовуються в клініках. nДеякі патологічні стани, зокрема цукровий діабет, призводять до зростання nконцентрації кетонових тіл у сечі, кількість їх може сягати 20-50 г і більше. Кетонурія nспостерігається також при голодуванні, надмірному вживанні жирів на тлі nобмеження вуглеводів, різкому послабленні серцевої діяльності, що nсупроводжується пригніченням процесів дихання тощо.

Кров. Поява в сечі крові (гематурія) або гемоглобіну nможе бути ­наслідком ураження сечовивідних шляхів або нирок. Наприклад, під час nпроходження камінців або крововиливів у нирки. Коли в сечу потрапляє гемоглобін n(а не цілі еритроцити), то це явище називається гемогло­бінурією.

Порфірини. У здорових людей сеча містить дуже малу кількість nпорфіринів І типу (до 300 мкг за добу).

Поява в сечі значної кількості nпорфіринів (порфіринурія) спостері­гається при деяких захворюваннях печінки, nкишкових кровотечах, інтоксикаціях. Зокрема, порфіринурія є характерною ознакою nотруєння свинцем. Виділення порфіринів із сечею зростає у хворих на злоякісну nанемію та з ураженням печінки (в 10 і більше разів). При вроджених порфіріях nнастає надмірне продукування порфіринів І типу (уропорфірин І, копропорфірин nІ). Гостра порфірія проявляється значною екскрецією із сечею уропорфірину ІІІ, nкопропорфірину ІІІ та порфобіліногену. Виділення копропорфірину ІІІ nспостерігається також у хворих зі свинцевим отруєнням.

Мінеральні компоненти сечі

У добовій сечі здорової людини nміститься 15-25 г nмінеральних компонентів. Серед неорганічних речовин у сечі найбільше є хлориду nнатрію. Протягом доби він виділяється у межах від 8 до 16 г. При споживанні їжі, яка nмістить мало кухонної солі, концентрація хлориду натрію в сечі значно nзменшується. Виділяється з організму NaCl переважно нирками. За добу через nклубочки нирок проходить близько 1кг хлориду натрію, з якого лише 1 % виводиться з nорганізму.

Добова сеча містить 2-5 г калію. Підвищується його nвміст у сечі, якщо людина харчується здебільшого рослинною їжею. Виділяються nкалій і натрій у вигляді хлоридів. На виведення з організму натрію і калію ­можуть nвпливати різні лікарські рослини. Так, саліцилати і кортикостероїди затримують nнатрій в організмі і сприяють виведенню калію.

Кальцій і магній. У добовій сечі знаходиться 0,1-0,3 г кальцію. Виділення nкальцію із сечею залежить від його вмісту в крові. Припускають, що при nконцентрації кальцію в крові, нижчій ніж 8 мг %, виділення його із сечею майже nприпиняється. Це спостерігається при гіпофункції паращитовидних залоз, nвагітності тощо.

Магнію в добовій сечі ще менше – n0,03-0,18 г. nНизький вміст магнію (і кальцію) в сечі пов’язаний зі слабкою розчинністю їх nсолей у воді.

Кількість заліза, що виділяється із nсечею за добу, дуже незначна (близько 1 мг). Однак вміст заліза в сечі зростає nпри гемолітичних анемі­ях та інших захворюваннях, які пов’язані з гемолізом.

Фосфор виділяється із nсечею переважно у вигляді однозаміщених фосфатів калію чи натрію. На кількість nвиділених фосфатів впливає рН крові. При ацидозі (підвищенні кислотності) nдвозаміщені фосфати, наприклад Na₂HPO₄, реагують із nкислотами і перетворюються в одноза­міщені (NaH₂PO₄), які nвиводяться із сечею.

При алкалозі (підвищенні лужності) nоднозаміщені фосфати реагують з основами і перетворюються у двозаміщені, які nтакож виділяються із сечею. Таким чином, в обох випадках вміст фосфатів у сечі nзбільшиться, але в першому випадку за рахунок однозаміщених, а другому – nдвозаміщених солей фосфорної кислоти.

Сірка виділяється із сечею у nвигляді сульфатів і парних сполук. Кількість сірки в сечі здорової людини (в nрозрахунку на іон SO₄^2-) становить 2-3 г на добу.

Аміак міститься в сечі переважно у nвигляді сульфату і хлориду амонію. На солі амонію припадає 3-6 % азоту сечі. nСпоживання білкової їжі, особливо тваринних білків, може призводити до nзростання вмісту солей амонію в сечі. І, навпаки, вміст цих солей зменшується nза умови споживання здебільшого рослинної їжі, в якій кількість таких аніонів, nяк хлориди, сульфати і фосфати, знижена, а вміст катіонів кальцію підвищений.

Концентрація амонійних солей у сечі nзростає тоді, коли в організмі посилюється утворення кислот (голодування, nцукровий діабет та ін.), на нейтралізацію яких використовується аміак.

Утворюється аміак nпри дезамінуванні амінокислот, зокрема глутаміну й аспарагіну. Отже, утворений nаміак відіграє важливу роль у підтриманні сталої реакції внутрішнього nсередовища організму, особливо за умов ­ацидозу.