της Δήμητρας Σπανού καθηγήτριας χημικού στο 1ο Γυμν. Δάφνης
Στον Ν.
Δῶς μοι πᾶ στῶ καὶ τὰν γᾶν κινάσω
Αρχιμήδης (287 π.Χ.-212 π.Χ.)
Ομοιοστατικοί μηχανισμοί για την διατήρηση της ποσότητας του Νατρίου,του Καλίου και του νερού στον οργανισμού
Τα ανόργανα άλατα του ανθρώπινου οργανισμού
Τα ανόργανα άλατα είναι συνήθως ενώσεις κρυσταλλικές με υψηλά σημεία τήξεως και βρασμού,
Πολλά άλατα είναι απαραίτητα γιατί παίζουν σημαντικό δομικό και λειτουργικό ρόλο στον οργανισμό. Η διαλυτότητές τους στο νερό διαφέρει, υπάρχουν από πολύ ευδιάλυτα όπως το χλωριούχο Νάτριο έως δυσδιάλυτα όπως ο θειϊκός σίδηρος ή αδιάλυτα όπως ο θειούχος σίδηρος.
Κατά την διάλυσή τους στο νερό στον οργανισμό, τα άλατα διϊστανται
α. στα κατιόντα τους (Na+, K+, Mg++, Ca++, ) ορισμένα εκ των οποίων βρίσκονται σε πολύ μικρές ποσότητες (ίχνη) της τάξης μg/g όπως ο σίδηρος, ο χαλκός, το μαγγάνιο, το μαγνήσιο, το κοβάλτιο, κ.α που συμμετέχουν σε ενζυμικές αντιδράσεις, σε λειτουργίες του οργανισμού ή σε σύνδεση με βιταμίνες
β. στα ανιόντα τους που μπορεί να είναι στοιχεία (Cl-, F-, Ι-, S--), ή πολυατομικές ρίζες (PO4---, NO2- κ.λ.π.)
Πολλά άλατα είναι απαραίτητα στον ανθρώπινο οργανισμό, γιατί παίζουν σημαντικό δομικό και λειτουργικό ρόλο και αποτελούν το 4% της μάζας του ανθρώπινου σώματος.
Ακόμα εμπεριέρχονται σε ορμόνες και ένζυμα, συμετέχουν στον μεταβολισμό μακρομορίων (αναβολισμός Ca++, Cl-, Mg++κ.α. καταβολισμός Co++, Cu++, s;idhrow++, K+) t
Στον οργανισμό, Οι συγκεντρώσεις των διαφόρων ιόντων τους πρέπει να διατηρούνται εντός των ορίων τους, τόσο στον ενδοκυττάριο, όσο και στον εξωκυττάριο χώρο. Για αυτόν τον λόγο λειτουργεί κι εδώ η ομοιόσταση και υπάρχουν ομοιοστατικοί μηχανισμοι
Προσλαμβάνονται συνεχώς με την τροφή της οποίας είναι απαραίτητα συστατικά, ώστε να διατηρείται το ισοζύγιό τους εφόσον αποβάλλονται από τον οργανισμό, κυρίως με τα κόπρανα, τα ούρα και τον ιδρώτα. Κατα την ανάπτυξη του σώματος ο ισολογισμός τους πρέπει να είναι θετικός .
Μεγάλο ρόλο στην ομοιόσταση παίζει η βιοδιαθεσιμότητα των αλάτων ,που είναι η το ποσοστό που απορροφά ο οργανισμός από αυτά σαν συστατικά της τροφής . Π.χ. ο σίδηρος που προέρχεται από το σπανάκι έχει βιοδιαθεσιμότητα 5%
Το νερό και η άμεση σχέση του με τα άλατα στο ανθρώπινο οργανισμό
Το νερό αποτελεί το σημαντικότερο ανόργανη ουσία του οργανισμού, επίσης βασικό δομικό και λειτουργικό στοιχείο .
Είναι γενικό διαλυτικό μέσο των οργανικών ουσιών και απαραίτητο για την πορεία των μεταβολικών αντιδράσεων μέσα στα κύτταρα. Έξω από τα κύτταρα παίζει ρόλο μεταφορέα και χρησιμεύει και σαν ρυθμιστής της θερμοκρασίας του σώματος.
Προσλαμβάλεται από την πόση, σαν συστατικό τροφής ή σαν προϊόν μεταβολισμού της τροφής και επίσης αποβάλλεται κυρίως, με τα ούρα, τα κόπρανα και τον ιδρώτα.
Η εξάρτηση των ανοργάνων αλάτων που αναφέραμε από το νερό είναι καθοριστική , εφόσον το νερό είναι κύριος διαλύτης και μεταφορέας τους.
Η ρύθμιση της οικονομίας του νερού, η κατακράτησή του ή η αποβολή του από τον οργανισμό εξαρτάται κυρίως από τις ποσότητες των διαλυμένων αλάτων που περιέχει. (ώστε να παραμένουν οι συγκεντρώσεις τους εντός των ορίων τους)
Ο όγκος του αίματος και του εξωκυττάριου υγρού, εξαρτάται από την απέκκριση ή την κατακράτηση χλωριούχου νατρίου και νερού.
Οι τασεουποδοχείς που βρίσκονται στα τοιχώματα των αγγείων, ενεργοποιούνται ανάλογα με την διάταση των τοιχωμάτων δηλαδή την περιεκτικότητά τους σε υγρό, για να την ενισχύσουν ή να την μειώσουν, με την πρόσληψη ή αποβολή νερού και ορισμένων αλάτων.
Η μεταφορά των ανοργάνων ουσιών γίνεται κυρίως μέσω της διάλυσής τους στο νερό.
Ακόμα Φαινόμενα όπως η ώσμωση και η διαλυτότητα συμβαίνουν σε τέτοια διαλύματα
ΜΗΧΑΝΙΣΜΟΙ ΟΜΟΙΟΣΤΑΣΗΣ
Το νάτριο και το κάλιο και η διατήρηση της ισορροπίας τους στον οργανισμό
Η ομοιόσταση του Νατρίου Ο οργανισμός εξασφαλίζει το νάτριο από την τροφή του και κυρίως με κατανάλωση χλωριούχου νατρίου (ΝαCl)) Το αλάτι αυτό διίσταται σε Να+ και Cl- . Το νάτριο συναντάμε διαλυμένο στα εξωκυττάρια υγρά και μεσοκυττάριους χώρους
Η συγκέντρωση του Νατρίου στον εξωκυττάριο χώρο παίζει σημαντικό ρόλο για την ισορροπία του κυττάρου καθώς εξισορροπεί την εσωτερική πίεση του κυττάρου και συμβαίνουν ωσμωτικά φαινόμενα στα οποία οφείλεται η μετακίνηση ιόντων και η λειτουργία του νευρικού και μυϊκού συστήματος.
Η φυσιολογική συγκέντρωσή του νατρίου στον εξωκυττάριο χώρο είναι 135-140 mmol/l.
Η συνολική ποσότητα του νατρίου στον οργανισμό ελέγχεται από την αύξηση ή ελάττωση της πίεσης στα αγγεία άρα και της περιεκτικότητάς τους σε νερό.
Η άμεση αντίδραση σε περίπτωση διαταρραχής της ισορροπίας είναι
- Η μετακίνηση νερού από και προς τον εξωκυττάριο χώρο δια μέσου της κυτταρικής μεμβράνης είναι ένας τρόπος να διατηρεί την συγκέντρωση σταθερή (με παράλληλη διόγκωση ή συρρίκνωση του κυττάρου)
- Η απέκκριση νατρίου στα ούρα που ρυθμίζεται στα νεφρά ανάλογα με την ποσότητά που προσλαμβάνεται (αλλά με καθυστέρηση 2-3 ημερών από την στιγμή της πρόσληψης).
Αν δεν υπάρχει περίσσεια νατρίου στον οργανισμό το νάτριο που καταφθάνει στους νεφρούς με το αίμα, απαναπορροφάται στους νεφρούς με την επίδραση της αλδοστερόνης.
(Η αλδοστερόνη είναι ένα μεταλλοκορτικοειδές τπου ρυθμίζει την ισορροπία ιόντων Καλίου - νατρίου).
Το νάτριο καταφθάνει στους νεφρούς σαν όξινο ανθρακικό νάτριο. NaHCO3 μεταβάλοντας την σχέση των ρυθμιστικών διαλυμάτων H2CO3/NaHCO3 που είναι τώρα μεγασλ 1/20 και με PH 7,4
Φυσιολογικά, το 70% αυτού επαναπορροφάται και το άλλο 30%απεκρίνεται με τα ούρα.
Εάν προσλάβουμε μεγάλη ποσότητα από αλάτι θα συμβεί αρχικά κατακράτηση ανάλογου ποσού νερού, ώστε να έρθει στα φυσιολογική συγκέντρωσή του. Όμως στη συνέχεια θα αποβληθεί το νάτριο από τα νεφρά με τα ούρα. Το νάτριο θα φτάσει στα νεφρά υπό μορφή
όξινου άλατος ανθρακικού νατρίου. Στο ρυθμιστικό H2CO3/NaHCO3 η τιμή έχει ελαττωθεί λόγω αύξησης του οξινου ανθρακικού νατρίου. για να επανέλθει θα πρέπει να μειωθεί ο παρονομαστής δηλαδή το όξινο αλάτι. Αυτό θα γίνει με την μείωση της παραγωγής της ορμόνης του φλοιού των επινεφριδίων αλδοστερόνης,
(που παράγεται στον φλοιό των επινεφριδίων με την επίδραση , της ορμόνης αγγειοτεσίνης που ελέγχεται από το ένζυμο ρενίνη)
η οποία συντελεί στην επαναπρόσληψη νατρίου αλλά και χλωρίου). Το Νάτριο που δεν απορροφήθηκε αποβάλεται μετα ούρα.
Στην επαναπρόσληψη του νατρίου, Η+ που εάν υπάρχει ελλειπής πρόσληψη νατρίου είναι αυξημένη, ποσότητα δημιουργείται στα νεφρά και συγκεκριμένα εγγύς εσπειραμένο σωληνάριο που αντικαθιστά το νάτριο του όξινου άλατος. Το νάτριο διεισδύει μέσα στα κύτταρα των τοιχωμάτων, σχηματίζει πάλι το NaHCO3 και επανέρχεται στο αίμα.
Στα ούρα τα κατιόντα του νατρίου κυμαίνονται από 100-250 mmol/l
Σχετικά με την λειτουργία των νεφρών:
Στο έπω εσπειοραμένο σωληνάριο και σταο αθροιστικό σωληνάριο έχουμε μικρη απορρόφηση νατρίου και αυτό αποβάλεται με τα ούρα σαν όξινο ανθρακικό νάτριο
Στο εγγύς εσπειραμένο σωληνάριο απορροφάται όση ποσότητα νατρίου πρέπει να απορροφηθεί
Η φυσιολογική συγκέντρωσή του νατρίου στον εξωκυττάριο χώρο είναι 135-140 mmol/l και οι μηχανισμοί της ομοιόστασης λειτουργούν ώστε αυτό να μένει σταθερό.
Αν δεν υπάρχει περίσσεια νατρίου στον οργανισμό το νάτριο που καταφθάνει στους νεφρούς με το αίμα, απαναπορροφάται στους νεφρούς με την επίδραση της αλδοστερόνης.
Η αλδοστερόνη είναι ένα μεταλλοκορτικοειδές τπου ρυθμίζει την ισορροπία ιόντων Καλίου - νατρίου
Πως όμως γίνεται από τον οργανισμό αντιληπτη η συγκέντρωση του νατρίου στα αγγεία και πως λειτουργεί η ομοιόσταση;
Μέσα στα τοιχώματα αγγείων και κοιλοτήτων βρίσκονται βιολογικοί τασεουποδοχείς που είναι ευαίσθητοι στις μεταβολές του όγκου του αίματος, άρα και των πιέσεων. Αυτοί ενεργοποιούνται με την διάταση των τοιχωμάτων αυτών . Οι νευρικές ώσεις που δημιουργούνται μέσα από μια διαδικασία ρυθμίζουν την έκκριση της αλδοστερόνης και μέσω της αντιδιουρητικής ορμόνης ρυθμίζεται επίσης και το ποσό των ούρων που θα αποβληθεί.
Αν η έλλειψη σε νάτριο είναι ακόμα πιο υψηλή απορροφάται νάτριο από τα οστά όπου βρίσκεται το 1/3 του συνολικού νατρίου
Η ομοιόσταση του Καλίου
Στον οργανισμό συμβαίνει σε μεγάλο βαθμό επίσης στους νεφρούς με την παθητική επαναπορρόφηση του καλίου στο εγγύς εσπειραμένο σωληνάριο σε ποσοστό 60-70% με λειτουργίες του άπω εσπειραμένου και αθροιστικού σωληναρίου την απέκκριση προς τον αυλό των σωληναρίων προς ταυς ουρητήρες Η απέκκριση και του καλίου ρυθμίζεται από τα αλατοκορτικοειδή του φλοιού των επινεφριδίων. Υπερβολική συγκέντρωση και αποβολή κατιόντων υδρογόνου Η+ στα ούρα , (όξινα ούρα), εμποδίζει την απέκκριση του καλίου λόγω ανταγωνισμού και στο εξωκυττάριο υγρό έχουμε αύξηση Καλίου (καλιαιμία). Αντίθετα σε αποβολή αλκαλικών ούρων το κάλιο ελαττώνεται στο εξωκυττάριο υγρό. Στα ούρα το Κάλιο είναι 40 - 80 mmol/l
Η διατήρηση του ισοζύγιου του νερού στον οργανισμό
Για τη διατήρηση του ισοζυγίου του νερού στον οργανισμό λειτουργούν δύο μηχανισμοί
α. Το αίσθημα της δίψας ρυθμίζει την πρόσληψη νερού
Η μεγαλύτερη ποσότητα νερού απορροφάται από το πεπτικό σύστημα κυρίως στο κατώτερο τμήμα του εντέρου και στο παχύ έντερο.
Νερό παράγεται ακόμα και μέσα στον οργανισμό με τις καύσεις.
Μέσα στον οργανισμό νερό υπάρχει στα κύτταρα, στον μεσοκυττάριο χώρο και στο κυκλοφορικό σύστημα. Οι μεμβράνες είναι διαπερατές στο νερό και σε ορισμένες ουσίες και σε ορισμένες ουσίες. Η ποσότητα του νερού που μετακινείται είναι μικρή και ο οργανισμός προσπαθεί να επιτύχει ισορροπία νερού
β. ενώ η ρύθμιση της αποβολής νερού από τους νεφρούς, εξαρτάται από την ποσότητα των αλάτων που ο οργανισμός πρέπει να αποβάλει κάθε φορά . Αυτά τα άλατα πρέπει να απεκκρίνονται σε ορισμένη συγκέντρωση στα ούρα άρα μαζύ με ορισμένη ποσότητα νερού. Παράδειγμα είναι η λήψη θαλασσινού νερού που όχι μόνο δεν καλύπτει ανάγκες αλλά χρειάζεται περισσότερη ποσότητα καθαρού νερού γα να αποβάλει το αλάτι που περιέχει.
Το νερό αποβάλλεται από το σώμα με τα ούρα, με τον εκπνεόμενο αέρα από το δέρμα και με τα κόπρανα.
Η ποσότητα του νερού που θα αποβληθεί από τα νεφρά εξαρτάται σπό δύο παράγοντες. α. την ωσμωτική πίεση του εξωκυττάριου υγρού και β. τον ολικό όγκο του αίματος. Το ερέθισμα για την ωσμωτική πίεση προσλαμβάνεται από ωσμωυποδοχείς στον υποθάλαμο και ογκουποδοχείς στους κόλπους της καρδιάς.
Οι νευρικές ώσεις από τους υποδοχείς αυτούς, συμμετέχουν στην ρύθμιση της έκκρισης αντιδιουρητικής ορμόνης (ADH) και της διαδικασίας για παραγωγή και ελευθέρωση αλδοστερόνης από τον φλοιό επινεφριδίων. Αυτές μαζύ και η νατριοδιουρητική ορμόνη ρυθμίζουν τον όγκο του εξωκυττάριου υγρου.
Αποχέτευση των ούρων . Ούρηση
Τα ούρα αποχετεύονται στα αθροιστικά σωληνάρια και μέσω των ουρητήρων οδηγούνται στην ουροδόχο κύστη. Αποβάλλονται από την ουρήθρα με περισταλτικές κύματα που κατευθύνονται μέσω νευρικών ινών από τα νεφρά. Η αύξηση των ούρων στην ουροδόχο κύστη, πάνω από 300 ml αυξάνει την πίεση μέσα . Οι υποδοχείς από τους οποίους ξεκινά το ανταννακλαστικό της ούρησης στέλνουν νευρικές ώσεις που φτάνουν στο αντανακλαστικό κέντρο για τη ούρηση, που βρίσκεται στην οσφυοιερή μοίρα του νωτιαίου μυελού . Από αυτό αποστέλεται με παρασυμπαθητικές ίνες νευρικές ώσεις στην ουροδόχο κύστη που προκαλούν συστολή του εξωστήρα μυ και χαλάρωση του έσω σφιγκτήρα της ουρήθρας. Με την άφιξη μικρής ποσότητας ούρων στην αρχική μοίρα της ουρήθρας, ενεργοποιούνται άλλοι τασεουποδοχείς εκεί, που αποστέλουν με κεντρομόλες ίνες των αιδιακών νεύρων νέες νευρικές ώσεις στην ιερά μοίρα του νωτιαίου μυελού, και κινείται νέα διαδικασία νευρώνων του έξω σφιγκτήρα της ουρήθρας, με αποτέλεσμα την χαλάρωσή του και την ούρηση. Το ανακλαστικό αυτό υφίσταται έτσι αυτοενίσχυση που συνεχίζει καθ΄όλη τη διάρκεια της ούρησης γιατί η συστολή του τοιχώματος της κύστης προκαλεί ακόμα μεγαλύτερη διάταση των νευρώνων της ουρήθρας μέχρι την ολοκληρωτική κένωση. Στην ουροδόχο κύστη εκτός από τις παρασυμπαθητικές ίνες που προκαλούν σύσφιξη και εξώθηση, υπάρχουν και συμπαθητικές που προκαλούν χαλάρωση του μυικού τόνου της κύστης.
Ο εκνευρισμός , ο φόβος, η αμηχανία, όπως και φλεγμονές της κύστης και της ουρήθρας αυξάνουν την ενδοκυστική τάση .
Δήμητρα Σπανού
ΠΗΓΕΣ
ΕΠΙΤΟΜΗ ΦΥΣΙΟΛΟΓΙΑ ΙΩΑΝΝΟΥ ΧΑΤΖΗΜΗΝΑ
ΒΙΟΧΗΜΕΙΑ PETER KARLSON
https://imgbin.com/png/0wYYLcRh/chemical-formula-aldosterone-empirical-formula-steroid-
https://www.labtestsonline.gr/tests/Aldosterone.html?tab=2
Παλιές Βρύσες Μαραθοκάμπου: Περιβαλλοντική Εκπαίδευση. Β. Αραμπατζή Μ. Βουρλιώτης
https://ourodiagnosi.gr/%CE%BD%CE%B5%CF%86%CF%81%CF%8C%CF%82/