2 курс / Нормальная физиология / ВИРТУАЛЬНЫЙ_ПРАКТИКУМ_ПО_НОРМАЛЬНОЙ_ФИЗИОЛОГИИ

Работа № 2. Эффект давления на гломерулярную фильтрацию

Теперь Вы будите исследовать эффект кровяного давления на скорость гломерулярной фильтрации.

Ход работы:

1.Под окном с обозначением «Набор результатов» высвечивается экран с обозначением «Комплексное». Это позволяет Вам сохранять результаты работы в новом окне набора результатов. Вы можете всегда просмотреть результаты предыдущих работ, включив экран «Набор афферентных результатов» или экран «Набор результатов давления».

2.Установите давление на 90 мм рт. ст., диаметр афферентной артериолы на 0,5 мм, а эфферентной артериолы – на 0,45 мм.

3.Нажмите кнопку «Старт» и позвольте этой серии эксперимента завершится. Затем нажмите кнопку «Зарегистрировать результат». Это будет служить Вам контролем.

4.Нажмите кнопку «Заполнить».

5.Самое низкое давление устанавливается до 80 мм рт. ст. Оставьте диаметр афферентной артериолы на 0,5 мм, а эфферентной артериолы – на 0,45 мм.

6.Нажмите кнопку «Старт» и подождите завершение эксперимента. Затем нажмите кнопку «Зарегистрировать результат».

7.Опять нажмите кнопку «Заполнить».

Что происходит с уровнем гломерулярной фильтрации и с объемом мочи после того, как Вы понизили давление? _____________

Как можно с помощью изменения афферентного или эфферентного радиуса компенсировать эффект пониженного давления на уровень гломерулярной фильтрации и объем мочи? Используйте прием имитации для определения Вашего ответа. ____________

8.Нажмите кнопку квадратного клапана (обозначение «Клапан открыт») под собирательным протоком. Теперь на клапане появилось обозначение «Клапан закрыт».

9.Теперь нажмите кнопку «Старт». В конце серии эксперимента нажмите кнопку «Зарегистрировать результат».

10.Зафиксируйте полученные результаты и ответьте на поставленные вопросы в своем отчете.

Какие изменения Вы наблюдаете в функции нефрона, когда кла-

пан закрыт? _____________________________________________

171

https://t.me/medicina_free

Почему наблюдаются эти изменения? _______________________

Функционируют ли почки, когда уровень гломерулярной фильтрации равен нулю? Объясните Ваш ответ. _________________

Что является основным «инградиентом», который необходимо удалять из крови? ________________________________________

Исследования показали, что с возрастом некоторые нефроны могут подвергаться разрушениям. Является ли эта проблема связанной с образованием мочи? ____________________________

Какие изменения должны помочь почке сохранить нормальный уровень фильтрации в случае понижения давления крови, например, в результате кровопотери? ___________________________

Теоретическая часть

Имитация образования мочи

Реабсорбция определяется движением фильтруемых растворенных веществ и воды из полости почечных тубул обратно в плазму. Без реабсорбции человек не может экскретировать растворенные вещества и воду, в которых нуждается организм. В следующей работе Вы будите изучать процесс пассивной реабсорбции, который возникает, когда фильтрат проходит через нефрон, и образуется моча.

Нажмите кнопку «Эксперимент» на верхней панели экрана и выберите работу «Симуляция образования мочи».

Открывается экран (рис. 34). Светло-желтое пространство, окружающее темно-желтый нефрон, представляет собой интерстициальное пространство между нефроном и перитубулярными капиллярами, которые ответвляются от эфферентной артериолы. Движение растворенных веществ и воды из почечных тубул к интерстициальному пространству зависит от концентрационного градиента, который представляет собой разницу между концентрацией растворенных веществ в канальцах и концентрацией растворенных веществ в интерстициальном пространстве. Обратите внимание на дисплей «концентрационный градиент» под экраном. Нажатием кнопок (+) или (-), рядом с дисплеем, и затем кнопки «Распределить», Вы можете установить концентрацию растворенного вещества в интерстициальном пространстве. Когда Вы нажимаете кнопку «Старт», фильтрат начинает проходить через нефрон, поэтому растворенные вещества и вода будут вы-

172

https://t.me/medicina_free

ходить из тубул в интерстициальное пространство, двигаясь к перитубулярным капиллярам, что и завершает процесс реабсорбции. Обратите внимание на то, что капилляры не показаны на экране.

Рис. 34. Экран работы «Имитация образования мочи»

Обратите внимание на две капельницы справа от экрана. Они содержат гормоны альдостерон и АДГ. В работе «Эффект градиента растворенного вещества на концентрацию мочи» Вы будите иметь дело только с АДГ, который повышает проницаемость для Н2О эпителия дистального извитого почечного канальца и собирательного протока нефрона. В левом нижнем углу экрана можно увидеть обозначение «Проба». Когда проба станет красной, Вы можете сделать щелчок и переместить ее над разными частями нефрона и над лабораторным сосудом для измерения концентрации растворенного вещества. Заметим, что в самом верху экрана имеется приспособление для добавления переносчиков глюкозы. Вы должны использовать это в работе «Реабсорбция глюкозы».

173

https://t.me/medicina_free

Практическая часть

Работа № 3. Эффект градиента растворенного вещества на концентрацию мочи

Ход работы:

1.Убедитесь, что «Градиент» в окне «Набор результатов».

2.Щелчком, выберите и переместите пипетку капельницы с бутылочки АДГ, освободите ее содержимое на верхушку серого колпачка над правой стороной нефрона. Колпачок должен быть открыт и АДГ будет поступать капельно в собирательный проток. После этого колпачок будет закрыт.

3.Окно с концентрационным градиентом (мосм) должно показывать 300. Если это не так, то сделайте правильный выбор с помощью кнопок (+) и (-), соответственно.

4.Нажмите кнопку «Распределить», чтобы установить 300 мосм концентрацию для интерстициальной жидкости. Важно заметить, что это значение является типичным для концентрации растворенного вещества в крови.

5.Нажмите кнопку «Старт», это позволит крови протекать через систему. Наблюдайте за дисплеем «Проба» в нижнем левом углу экрана. Когда проба становится красной, переместите пробу

ксосуду сбора мочи, чтобы измерить концентрацию растворенного вещества в моче. Значение будет появляться в окне дисплея «Концентрация», рядом с исходной локализацией пробы.

6.В конце серии эксперимента нажмите кнопку «Зарегистрировать результат».

7.Увеличивайте концентрационный градиент по 300 мосм (установите его на 600 мосм) и повторите эксперимент. Не забудьте добавить АДГ к собирающему протоку до нажатия на кнопку «Старт». Продолжайте увеличивать градиент по 300 мосм и повторяйте эксперимент, пока не достигните 1200 мосм, нормального значения для интерстициальной концентрации растворенного вещества в почках. Не забывайте нажимать кнопку «Зарегистрировать результат» после каждой серии эксперимента.

8.Зафиксируйте полученные результаты и ответьте на поставленные вопросы в своем отчете.

Как изменится концентрация растворенного вещества мочи, когда концентрационный градиент интерстициальной жидкости повышается? ____________________________________________

174

https://t.me/medicina_free

Что происходит с объемом мочи, когда концентрационный градиент увеличивается? Почему? ____________________________

Что происходит с формированием мочи при повышении концен-

трационного градиента? __________________________________

Что происходит с объемом мочи, если недобавлять АДГ к про-

току? __________________________________________________

Работа № 4. Реабсорбция глюкозы

Глюкоза является не очень крупной молекулой, поэтому она легко фильтруется из плазмы в капсулу Боумена, как частица фильтрата. Чтобы убедиться, что глюкоза реабсорбируется в организме, нужно сформировать изначальный материал метаболизма, так как переносчики глюкозы присутствуют в нефроне. В клетке имеется определенное число переносчиков, поэтому, когда поступает много глюкозы, она не вся будет реабсорбироваться за счет вторичного активного транспорта, механизм которого возникает за счет градиента, созданного транспортом натрия.

Переносчики, которые транспортируют эти молекулы через мембрану, являются белками, встроенными в клеточную мембрану. В данной работе вы будите изучать эффект переносчиков глюкозы на реабсорбцию.

Ход работы:

1.Включить в окне дисплея «Набор результатов» обозначение «Глюкоза».

2.Установить концентрационный градиент до 1200 мосм и включить кнопку «Распределить».

3.Включить кнопку «Старт».

4.Включите кнопку «Зарегистрировать результат» в конце серии эксперимента. Эта серия будет служить в качестве «контроля», так как в ней не будут присутствовать переносчики глюкозы. Заметим, что никакого добавления АДГ не проводится, а Ваше внимание будет сосредоточено на отсутствии или присутствии переносчиков глюкозы.

5.В верху экрана щелкните кнопкой (+) пока в окне, обозначенном «Переносчики глюкозы» не появится обозначение 100. После этого нажмите кнопку «Добавить переносчики».

6.Нажмите кнопку «Старт».

7.В конце серии эксперимента нажмите кнопку «Зарегистрировать результат».

175

https://t.me/medicina_free

8.Продолжайте увеличивать число переносчиков глюкозы по 100 единиц и повторяйте эксперимент, пока не достигните максимального числа переносчиков = 500. Не забывайте установить концентрационный градиент до начала каждой серии, после чего нажмите кнопку «Зарегистрировать результат» после выполнения серии.

9.Зафиксируйте полученные результаты и ответьте на поставленные вопросы в своем отчете.

Что происходит с концентрацией глюкозы, после добавления переносчиков глюкозы к системе? ____________________________

Вкакой момент концентрация глюкозы в моче достигает нуля?

10.Сделайте соответствующие выводы в своих отчётах.

Работа № 5. Эффект гормонов на реабсорбцию

Вэтой работе необходимо понять, как возникает фильтрация

икак она контролируется. Необходимо понять пассивное движение растворенных веществ и роль переносчиков в реабсорбции глюкозы. Вам предстоит исследовать эффекты гормонов на нефрон, которые имеют место в собирательном протоке.

Антидиуретический гормон (АДГ) находится под влиянием осмоляльности (концентрации раствора, выраженного в осмолях частиц растворенного вещества на килограмм растворителя) жидкостей организма, а также объема и давления в сердечнососудистой системе. Изменение осмоляльности крови организма на 1%, будет вызывать секрецию этого гормона. Основное действие данного гормона заключается в повышении проницаемости дистальной тубулы и собирательного протока для воды таким образом, что большая часть воды потребляется опять организмом. АДГ связывается с рецепторами в главных клетках, вызывая реакцию открытия аквапоринов или водных каналов в апикальной мембране. Без поглощения воды организм будет подвергаться быстрому обезвоживанию. Почки регулируют количество воды, экскретируемой при нормальных условиях, поддерживая водный баланс в организме. Потребление воды должно быть больше водной потери в организме. Если происходит поглощение воды или если имеет место потеря жидкости в организме, почки работают, абсорбируя воду, за счет того, что моча становится гиперосмотичной (то есть относительно высокая концентрация растворенного вещества). Если происходит большое поглощение

176

https://t.me/medicina_free

жидкости, моча становится более гипоосмотичной. В норме осмолярность мочи меняется от 50 до 1200 миллиосмолей/кг воды. Осмолярность организма должна сохраняться в очень узких пределах.

Альдостерон является гормоном кортикального слоя надпочечников, находящимся под контролем ренин-ангиотензивной системы. Уменьшение кровяного давления определяется клетками в афферентных артериолах, и затем запускается освобождение ренина. Ренин действует как протеолитический энзим, вызывая превращение ангиотензиногена в ангиотензин I. Эндотелиальные клетки капилляров выделяют энзим, названный конвертирующим энзимом или ангиотензин-превращающий фермент (АПФ), который превращает ангиотензин-I в ангиотензин-II.

Ангеотензин-II работает на уровне надпочечников, заставляя их секретировать альдостерон. Альдостерон влияет на собирательный проток, обеспечивая захват натрия из фильтрата в организм и освобождая калий из организма. При действии АДГ этот электролитный сдвиг также вызывает большую реабсорбцию воды в кровь, что результируется в повышении кровяного давления.

Ход работы:

1.Высветите обозначение «Гормон» в окошке «Набор результатов».

2.Установите число переносчиков глюкозы на нуле и нажмите «Распределить». Убедившись, что никаких переносчиков не осталось в действии от предыдущей работы.

3.Установите «Концентрационный градиент» на 1200 и нажмите «Распределить».

4.Нажмите «Старт». В конце серии эксперимента нажмите «Зарегистрировать результат». Это будет служить контролем серии и базовой линией результата.

5.Щелкните мышкой и переместите колпачок капельницы от бутылочки с альдостероном, освободив ее содержимое на верхушке серого колпачка непосредственно над правой стороной нефрона. Колпачок будет закрыт, и альдостерон будет капать на собирающий проток.

6.Нажмите «Старт». В конце серии нажмите «Зарегистрировать результат».

177

https://t.me/medicina_free

7.Щелкните мышкой и переместите колпачок от бутылочки

сАДГ, освободите его на верхушке серого колпачка непосредственно над правой стороной нефрона. Колпачок будет закрыт, и АДГ будет капать на собирающий проток.

8.Нажмите «Старт». В конце серии нажмите «Зарегистрировать результат».

9.Для дальнейшего эксперимента распределите АДГ и альдостерон над собирающим протоком. Вы должны увидеть желтый контур, практически окружающий собирательный проток.

10.Нажмите «Старт». В конце серии нажмите «Зарегистрировать результат».

11.Зафиксируйте полученные результаты и ответьте на поставленные вопросы в своем отчете.

Какой гормон оказывает наибольший эффект на объем мочи?

Почему? ______

Как добавление альдостерона изменяет концентрацию калия в моче? _______

Как добавление АДГ изменяет концентрацию калия в моче? Насколько это сравнимо с добавлением альдостерона, в отношении концентрации калия в моче? _________________________

Как добавление двух исследуемых гормонов изменяет:

1)концентрацию мочи? ______________________________

2)объем мочи? ______________________________________

3)концентрацию калия? ______________________________

Как будет меняться концентрация мочи, если АДГ не использовать? Объясните Ваш ответ. _____________________________

12.Сделайте соответствующие выводы.

178

https://t.me/medicina_free

ТЕМА 11. Физиология кислотно-щелочного баланса крови

Цель:

1.Определить понятие общей величины рН в организме, и выявить его нормальный диапазон в крови человека.

2.Дать определение и объяснить понятие терминов: кислота

иоснование, и что характеризует каждый из следующих параметров: сильная кислота, слабая кислота, сильное основание, слабое основание.

3.Объяснить, как химические и физиологические забуфферивающие системы помогают регулировать уровень рН в организме.

4.Дать определение ацидоза (закисление) и алкалоза (защелачивание).

5.Объяснить различия между дыхательным и метаболическим ацидозом и алкалозом.

6.Понять причины дыхательного ацидоза и алкалоза.

7.Объяснить, как почечная система компенсирует дыха-

тельный ацидоз и алкалоз.

8.Понять причины метаболического ацидоза и алкалоза.

9.Объяснить, каким образом дыхательная система компенсирует метаболический ацидоз и алкалоз.

Основные обозначения:

Возвратное дыхание – Rebreathing Выход – Exit

Гипервентиляция – Hyperventilation

Зарегистрировать результат – Record Data Инструменты – Tools

Кислотно-щелочной баланс – Acid/Base Balance Клетки тела – Body Cells

Компенсация выделительной системы – Renal System Compensation

Моча – Urine

Набор результатов – Data Sets Нормальное дыхание – Normal Breathing

Очистить набор результатов – Clear Data Sets

179

https://t.me/medicina_free