25.9: تنظيم حجم السوائل وتكوينها

Last updated
Save as PDF

Page ID: 203166

\( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)\(\newcommand{\AA}{\unicode[.8,0]{x212B}}\)

أهداف التعلم

شرح آلية عمل مدرات البول
اشرح سبب ضرورة النفاذية التفاضلية أو عدم نفاذية أقسام معينة من أنابيب النيفرون لتكوين البول

الهرمونات الرئيسية التي تؤثر على إجمالي مياه الجسم هي ADH والألدوستيرون و ANH. تشمل الظروف التي تؤدي إلى نضوب السوائل في الجسم فقدان الدم والجفاف. يتطلب التوازن الحفاظ على الحجم والأسمولية. حجم الدم مهم للحفاظ على ضغط الدم الكافي، وهناك آليات غير كلوية تشارك في الحفاظ عليه، بما في ذلك تضيق الأوعية، والذي يمكن أن يعمل في غضون ثوان من انخفاض الضغط. كما يتم تنشيط آليات العطش لتعزيز استهلاك المياه المفقودة من خلال التنفس أو التبخر أو التبول. يتم تنشيط الآليات الهرمونية لاستعادة الحجم مع الحفاظ على بيئة تناضحية طبيعية. تعمل هذه الآليات بشكل أساسي على الكلى.

آليات استشعار الحجم

لا يمكن للجسم قياس حجم الدم مباشرة، ولكن يمكن قياس ضغط الدم. غالبًا ما يعكس ضغط الدم حجم الدم ويتم قياسه بواسطة مستقبلات الضغط في الشريان الأورطي والجيوب السباتية. عندما يزداد ضغط الدم، ترسل مستقبلات الضغط إمكانات عمل أكثر تكرارًا إلى الجهاز العصبي المركزي، مما يؤدي إلى توسع الأوعية على نطاق واسع. يشمل توسع الأوعية هذا الشرايين الواردة التي تغذي الكبيبة، مما يؤدي إلى زيادة معدل GFR وفقدان الماء عن طريق الكلى. في حالة انخفاض الضغط، تنتقل إمكانات عمل أقل إلى الجهاز العصبي المركزي، مما يؤدي إلى مزيد من تضيق الأوعية المنتجة للتحفيز الودي، مما سيؤدي إلى انخفاض الترشيح و GFR وفقدان الماء.

يتم استشعار انخفاض ضغط الدم أيضًا بواسطة الخلايا الحبيبية في الشرايين القادمة من JGA. استجابة لذلك، يتم إطلاق إنزيم الرينين. لقد رأيت سابقًا في الفصل أن نشاط الرينين يؤدي إلى ارتفاع فوري تقريبًا في ضغط الدم لأن الأنجيوتنسين 2 المنشط ينتج تضيق الأوعية. يستمر ارتفاع الضغط من خلال تأثيرات الألدوستيرون التي بدأها الأنجيوتنسين II؛ وهذا يشمل زيادة احتباس Na ⁺ وحجم الماء. بالإضافة إلى ذلك، في أواخر الدورة الشهرية، يكون للبروجسترون تأثير متواضع على احتباس الماء. نظرًا لتشابهه الهيكلي مع الألدوستيرون، يرتبط البروجسترون بمستقبلات الألدوستيرون في قناة تجميع الكلى، مما يتسبب في نفس التأثير، وإن كان أضعف، على Na ⁺ واحتباس الماء.

تستجيب خلايا عضلة القلب في الأذين أيضًا لزيادة التمدد (مع ارتفاع ضغط الدم) عن طريق إفراز ANH. يعارض ANH عمل الألدوستيرون عن طريق تثبيط استعادة Na ⁺ بواسطة DCT وجمع القنوات. يتم فقدان المزيد من Na ⁺، ومع مرور الماء، ينخفض إجمالي حجم الدم والضغط. في حالات الضغط المنخفض، لا يبدو أن ANH له تأثير كبير.

ADH يسمى أيضًا فاسوبريسين. وجد الباحثون الأوائل أنه في حالات الإفراز المرتفع بشكل غير عادي لـ ADH، تسبب الهرمون في تضيق الأوعية (نشاط ضاغط الأوعية، ومن هنا جاءت تسميته). في وقت لاحق فقط تم تحديد خصائصه المضادة لإدرار البول. لا يزال ADH الاصطناعي يستخدم أحيانًا لوقف نزيف المريء الذي يهدد الحياة لدى مدمني الكحول.

عندما ينخفض حجم الدم بنسبة 5-10 بالمائة، مما يتسبب في انخفاض ضغط الدم، تكون هناك زيادة سريعة وكبيرة في إطلاق هرمون ADH من الغدة النخامية الخلفية. والنتيجة هي تضيق الأوعية الفوري لزيادة ضغط الدم. يؤدي ADH أيضًا إلى تنشيط قنوات الأكوابورين في قنوات التجميع للتأثير على استعادة المياه للمساعدة في استعادة حجم الأوعية الدموية.

مدرات البول وحجم السوائل

مدر البول هو مركب يزيد من حجم البول. تحتوي ثلاثة مشروبات مألوفة على مركبات مدرة للبول: القهوة والشاي والكحول. يعمل الكافيين الموجود في القهوة والشاي من خلال تعزيز توسع الأوعية في النيفرون، مما يزيد من GFR. يزيد الكحول من GFR عن طريق تثبيط إطلاق ADH من الغدة النخامية الخلفية، مما يؤدي إلى تقليل استرداد الماء عن طريق قناة التجميع. في حالات ارتفاع ضغط الدم، يمكن وصف مدرات البول لتقليل حجم الدم وبالتالي تقليل ضغط الدم. مدر البول المضاد لارتفاع ضغط الدم الأكثر شيوعًا هو هيدروكلوروثيازيد. إنه يثبط موصل Na ⁺^/Cl في DCT وقناة التجميع. والنتيجة هي فقدان Na ⁺ مع اتباع الماء بشكل سلبي بالتناضح.

تعمل مدرات البول التناضحية على تعزيز فقدان الماء بالتناضح. ومن الأمثلة على ذلك مانيتول السكر غير القابل للهضم، والذي يتم إعطاؤه غالبًا لتقليل تورم الدماغ بعد إصابة الرأس. ومع ذلك، فهو ليس السكر الوحيد الذي يمكن أن ينتج تأثيرًا مدرًا للبول. في حالات سوء السيطرة على داء السكري، تتجاوز مستويات الجلوكوز قدرة أجهزة امتصاص الجلوكوز الأنبوبية، مما يؤدي إلى الجلوكوز في البول. يصبح الجلوكوز غير المسترد مدرًا قويًا للبول الاسموزي. بشكل كلاسيكي، في الأيام التي سبقت اكتشاف الجلوكوز في الدم والبول، حدد الأطباء داء السكري من خلال العناصر الثلاثة: بوليوريا (إدرار البول)، عطاش (زيادة العطش)، بوليفاجيا (زيادة الجوع).

تنظيم Na ⁺ خارج الخلية

الصوديوم له تأثير تناضحي قوي للغاية ويجذب الماء. إنه يلعب دورًا أكبر في الأسمولية للبلازما مقارنة بأي مكون آخر يدور في الدم. في حالة وجود الكثير من Na ⁺، إما بسبب سوء التحكم أو الاستهلاك الغذائي الزائد، تنشأ سلسلة من مشاكل التمثيل الغذائي. هناك زيادة في الحجم الإجمالي للمياه، مما يؤدي إلى ارتفاع ضغط الدم (ارتفاع ضغط الدم). على مدى فترة طويلة، يزيد هذا من خطر حدوث مضاعفات خطيرة مثل النوبات القلبية والسكتات الدماغية وتمدد الأوعية الدموية. يمكن أن يساهم أيضًا في الوذمة على مستوى النظام (التورم).

تشمل آليات تنظيم تركيز Na ⁺ نظام الرينين - الأنجيوتنسين - الألدوستيرون و ADH (انظر [الرابط]). يحفز الألدوستيرون امتصاص Na ⁺ على غشاء الخلية القمية للخلايا في DCT وقنوات التجميع، بينما يساعد ADH على تنظيم تركيز Na ⁺ بشكل غير مباشر عن طريق تنظيم إعادة امتصاص الماء.

تنظيم K ⁺ خارج الخلية

يوجد البوتاسيوم بتركيز أكبر بـ 30 مرة داخل الخلية منه خارج الخلية. يمكن إجراء تعميم مفاده أن تركيزات K ⁺ و Na ⁺ ستتحرك في اتجاهين متعاكسين. عند إعادة امتصاص المزيد من Na ⁺، يتم إفراز المزيد من K ⁺؛ عند إعادة امتصاص كمية أقل من Na ⁺ (مما يؤدي إلى إفرازه عن طريق الكلى)، يتم الاحتفاظ بمزيد من K ⁺. عندما يتسبب الألدوستيرون في استعادة Na ⁺ في النيفرون، يتم إنشاء تدرج كهربائي سلبي يعزز إفراز K ⁺ و Cl ^- في التجويف.

تنظيم الكلور ^—

الكلوريد مهم في توازن الحمض القاعدي في الفضاء خارج الخلية وله وظائف أخرى، مثل المعدة، حيث يتحد مع أيونات الهيدروجين في تجويف المعدة لتكوين حمض الهيدروكلوريك، مما يساعد على الهضم. إن ارتباطه الوثيق بـ Na ⁺ في البيئة خارج الخلية يجعله الأنيون المهيمن في هذه المقصورة، كما أن تنظيمه يعكس بشكل وثيق تنظيم Na ⁺.

تنظيم Ca ⁺⁺ والفوسفات

تقوم الغدد فوق الدرقية بمراقبة المستويات المتداولة لـ Ca ⁺⁺ في الدم والاستجابة لها. عندما تنخفض المستويات بشكل كبير، يتم إطلاق PTH لتحفيز DCT على إعادة امتصاص Ca ⁺⁺ من البول المتشكل. عندما تكون المستويات كافية أو عالية، يتم إطلاق كمية أقل من PTH ويبقى المزيد من Ca ⁺⁺ في البول المشكل ليتم فقده. تتحرك مستويات الفوسفات في الاتجاه المعاكس. عندما تكون مستويات Ca ⁺⁺ منخفضة، فإن PTH يمنع إعادة الامتصاص\(\ce{HPO_4^2-}\) بحيث ينخفض مستوى الدم، مما يسمح بمستويات Ca ⁺⁺ بالارتفاع. يحفز PTH أيضًا التحويل الكلوي للكالسيديول إلى كالسيتريول، وهو الشكل النشط لفيتامين D. ثم يحفز الكالسيتريول الأمعاء على امتصاص المزيد من Ca ⁺⁺ من النظام الغذائي.

تنظيم H ⁺ والبيكربونات ودرجة الحموضة

التوازن الحمضي القاعدي للجسم هو وظيفة المخازن الكيميائية والتخزين الفسيولوجي الذي توفره الرئتان والكليتان. تتمتع المواد العازلة، وخاصة البروتينات\[HCO_4^2-\]، والأمونيا بقدرة كبيرة جدًا على امتصاص أو إطلاق H ⁺ حسب الحاجة لمقاومة التغير في درجة الحموضة. يمكن أن تعمل في غضون أجزاء من الثانية. يمكن للرئتين تخليص الجسم من الحمض الزائد بسرعة كبيرة (من ثوانٍ إلى دقائق) من خلال تحويل HCO ₃ ^- إلى ثاني _أكسيد الكربون، والذي يتم بعد ذلك الزفير. إنه سريع ولكن قدرته محدودة في مواجهة التحدي الحمضي الكبير. يمكن للكلى تخليص الجسم من كل من الحمض والقاعدة. السعة الكلوية كبيرة ولكنها بطيئة (من دقائق إلى ساعات). تفرز خلايا PCT بنشاط ^H+ في البول المكون حيث يتم إعادة امتصاص Na ⁺. يتخلص الجسم من زيادة H ⁺ ويرفع درجة الحموضة في الدم. في قنوات التجميع، تحتوي الأسطح القمية للخلايا البينية على مضخات بروتونية تفرز ^H+ بنشاط في اللمعان، وتشكل البول لإزالته من الجسم.

عندما يتم ضخ أيونات الهيدروجين في البول المشكل، يتم تخزينها بواسطة البيكربونات (HCO ₃ ^-)، H ₂ PO ₄ ^- (أيون فوسفات ثنائي الهيدروجين)، أو الأمونيا (تشكيل NH _⁴⁺، أيون الأمونيوم). عادةً ما تختلف درجة الحموضة في البول في النطاق الطبيعي من 4.5 إلى 8.0.

تنظيم نفايات النيتروجين

يتم إنتاج نفايات النيتروجين عن طريق تكسير البروتينات أثناء عملية التمثيل الغذائي الطبيعي. يتم تقسيم البروتينات إلى أحماض أمينية، والتي بدورها يتم إزالتها عن طريق إزالة مجموعات النيتروجين الخاصة بها. يحول التطهير المجموعات الأمينية (NH ₂) إلى أمونيا (NH ₃) أو أيون الأمونيوم (NH ₄ ⁺) أو اليوريا أو حمض اليوريك (الشكل\(\PageIndex{1}\)). الأمونيا شديدة السمية، لذلك يتم تحويل معظمها بسرعة كبيرة إلى اليوريا في الكبد. عادةً ما تحتوي النفايات البولية البشرية بشكل أساسي على اليوريا بكميات صغيرة من الأمونيوم وقليل جدًا من حمض اليوريك.

الشكل\(\PageIndex{1}\): نفايات النيتروجين.

التخلص من الأدوية والهرمونات

قد تفرز الأدوية القابلة للذوبان في الماء في البول وتتأثر بواحدة أو كل العمليات التالية: الترشيح الكبيبي، أو الإفراز الأنبوبي، أو إعادة الامتصاص الأنبوبي. يمكن تصفية الأدوية الصغيرة هيكليًا بواسطة الكبيبة باستخدام المرشح. لا يمكن تصفية جزيئات الدواء الكبيرة مثل الهيبارين أو تلك المرتبطة ببروتينات البلازما ولا يتم التخلص منها بسهولة. يمكن التخلص من بعض الأدوية عن طريق البروتينات الحاملة التي تمكن من إفراز الدواء في التجويف النبيبي. هناك ناقلات محددة تزيل الأدوية الأساسية (مثل الدوبامين أو الهيستامين) أو الأدوية الحمضية (مثل البنسلين أو الإندوميتاسين). كما هو الحال مع المواد الأخرى، يمكن تصفية الأدوية وإعادة امتصاصها بشكل سلبي على طول تدرج التركيز.

مراجعة الفصل

الهرمونات الرئيسية التي تنظم سوائل الجسم هي ADH والألدوستيرون و ANH. يتشابه البروجسترون في هيكله مع الألدوستيرون ويمكن أن يرتبط بمستقبلات الألدوستيرون ويحفزها بشكل ضعيف، مما يوفر استجابة مماثلة ولكن متناقصة. ضغط الدم هو انعكاس لحجم الدم ويتم مراقبته بواسطة مستقبلات الضغط في القوس الأورطي والجيوب السباتية. عندما يزداد ضغط الدم، يتم إرسال المزيد من إمكانات الحركة إلى الجهاز العصبي المركزي، مما يؤدي إلى زيادة توسع الأوعية وزيادة GFR وفقدان المزيد من الماء في البول. يتم إطلاق ANH بواسطة الخلايا العضلية القلبية عندما يزداد ضغط الدم، مما يتسبب في Na ⁺ وفقدان الماء. يسبب ADH عند المستويات العالية تضيق الأوعية بالإضافة إلى تأثيره على قنوات التجميع لاستعادة المزيد من المياه. تزيد مدرات البول من حجم البول. تشمل آليات التحكم في تركيز Na ⁺ في الدم نظام الرينين - الأنجيوتنسين - الألدوستيرون و ADH. عند الاحتفاظ ^{بـ Na +}، يتم إخراج K ⁺؛ عند فقدان Na ⁺، يتم الاحتفاظ ^{بـ K +}. عند انخفاض دوران Ca ⁺⁺، يحفز PTH إعادة امتصاص Ca ⁺⁺ ويمنع إعادة امتصاص HPO 2 - 4. يتم تنظيم درجة الحموضة من خلال المواد العازلة وانتهاء صلاحية ثاني _أكسيد الكربون وإفراز الحمض أو القاعدة عن طريق الكلى. ينتج عن تكسير الأحماض الأمينية الأمونيا. يتم تحويل معظم الأمونيا إلى يوريا أقل سمية في الكبد ويتم إفرازها في البول. يتم تنظيم الأدوية عن طريق الترشيح الكبيبي والإفراز الأنبوبي وإعادة الامتصاص الأنبوبي.

مراجعة الأسئلة

س: أي من هذه المشروبات ليس لها تأثير مدر للبول؟

أ. شاي

ب. قهوة

ج. الكحول

د. حليب

الإجابة: د

س: يمكن أن يرتبط البروجسترون بالمستقبلات لأي هرمون ينشط احتباس الماء عند إطلاقه؟

أ. الألدوستيرون

ب. أش

3. المسار

د. راهن

الإجابة: أ

س: تم إصدار رينين ردًا على ________.

أ. زيادة ضغط الدم

B. انخفاض ضغط الدم

ج. الوجه

دكتور مدرات البول

الإجابة: ب

أسئلة التفكير النقدي

س: لماذا يسمى ADH أيضًا فاسوبريسين؟

ج: عندما تم اكتشافه لأول مرة، تم تسميته بسبب نشاطه المعروف - تضيق الأوعية.

س: كيف يمكن أن يكون الجلوكوز مدرًا للبول؟

ج: في حالات داء السكري، يوجد جلوكوز أكثر مما تستطيع الكلى تعافيه وفقدان الجلوكوز الزائد في البول. إنه يمتلك طابعًا تناضحيًا بحيث يجذب الماء إلى البول المكون.

مسرد المصطلحات

مدر للبول: مركب يزيد من إنتاج البول، مما يؤدي إلى انخفاض الحفاظ على المياه