Bioquímica do metabolismo água-eletrólito e fosfato-cálcio. Curso de palestras sobre bioquímica geral

Significado do tema: A água e as substâncias nela dissolvidas criam o ambiente interno do corpo. Os parâmetros mais importantes da homeostase água-sal são pressão osmótica, pH e volume de fluido intracelular e extracelular. Alterações nesses parâmetros podem levar a alterações na pressão arterial, acidose ou alcalose, desidratação e edema tecidual. Os principais hormônios envolvidos na regulação fina do metabolismo água-sal e atuando nos túbulos distais e ductos coletores dos rins: hormônio antidiurético, aldosterona e fator natriurético; sistema renina-angiotensina dos rins. É nos rins que ocorre a formação final da composição e do volume da urina, garantindo a regulação e constância do meio interno. Os rins são caracterizados por um intenso metabolismo energético, que está associado à necessidade de transporte transmembrana ativo de quantidades significativas de substâncias durante a formação da urina.

A análise bioquímica da urina dá uma ideia do estado funcional dos rins, do metabolismo dos vários órgãos e do corpo como um todo, ajuda a esclarecer a natureza do processo patológico e permite avaliar a eficácia do tratamento.

Objetivo da lição: estudar as características dos parâmetros do metabolismo água-sal e os mecanismos de sua regulação. Características do metabolismo nos rins. Aprenda a conduzir e avaliar análises bioquímicas de urina.

O aluno deve saber:

1. Mecanismo de formação da urina: filtração glomerular, reabsorção e secreção.

2. Características dos compartimentos hídricos do corpo.

3. Parâmetros básicos do ambiente fluido do corpo.

4. O que garante a constância dos parâmetros do líquido intracelular?

5. Sistemas (órgãos, substâncias) que garantem a constância do fluido extracelular.

6. Fatores (sistemas) que fornecem pressão osmótica do fluido extracelular e sua regulação.

7. Fatores (sistemas) que garantem a constância do volume de líquido extracelular e sua regulação.

8. Fatores (sistemas) que garantem a constância do estado ácido-base do fluido extracelular. O papel dos rins neste processo.

9. Características do metabolismo renal: alta atividade metabólica, estágio inicial da síntese de creatina, papel da gliconeogênese intensa (isoenzimas), ativação da vitamina D3.

10. Propriedades gerais da urina (quantidade por dia - diurese, densidade, cor, transparência), composição química da urina. Componentes patológicos da urina.

O aluno deve ser capaz de:

1. Realize uma determinação qualitativa dos principais componentes da urina.

2. Avalie a análise bioquímica da urina.

O aluno deverá adquirir uma compreensão de:

Sobre algumas condições patológicas acompanhadas de alterações nos parâmetros bioquímicos da urina (proteinúria, hematúria, glicosúria, cetonúria, bilirrubinúria, porfirinúria) .

Informações das disciplinas básicas necessárias ao estudo do tema:

1.Estrutura do rim, néfron.

2. Mecanismos de formação de urina.

Tarefas de auto-estudo:

Estude o material do tópico de acordo com as questões alvo (“o aluno deve saber”) e complete as seguintes tarefas por escrito:

1. Consulte o curso de histologia. Lembre-se da estrutura do néfron. Identifique o túbulo proximal, túbulo contorcido distal, ducto coletor, glomérulo coroidal, aparelho justaglomerular.

2. Consulte o curso normal de fisiologia. Lembre-se do mecanismo de formação da urina: filtração nos glomérulos, reabsorção nos túbulos para formar urina secundária e secreção.

3. A regulação da pressão osmótica e do volume do líquido extracelular está associada à regulação, principalmente, do conteúdo de íons sódio e água no líquido extracelular.

Cite os hormônios envolvidos nesta regulação. Descreva seu efeito conforme o esquema: o motivo da secreção do hormônio; órgão alvo (células); o mecanismo de sua ação nessas células; o efeito final de sua ação.

Teste seu conhecimento:

A. Vasopressina(todos estão corretos, exceto um):

A. sintetizado em neurônios do hipotálamo; b. secretado quando a pressão osmótica aumenta; V. aumenta a taxa de reabsorção de água da urina primária nos túbulos renais; d. aumenta a reabsorção de íons sódio nos túbulos renais; d. reduz a pressão osmótica e. a urina fica mais concentrada.

B. Aldosterona(todos estão corretos, exceto um):

A. sintetizado no córtex adrenal; b. secretado quando a concentração de íons sódio no sangue diminui; V. nos túbulos renais aumenta a reabsorção de íons sódio; d. a urina fica mais concentrada.

d. o principal mecanismo de regulação da secreção é o sistema arenina-angiotensina dos rins.

B. Fator natriurético(todos estão corretos, exceto um):

A. sintetizado principalmente por células atriais; b. estímulo de secreção – aumento da pressão arterial; V. aumenta a capacidade de filtragem dos glomérulos; d. aumenta a formação de urina; d. a urina fica menos concentrada.

4. Faça um diagrama ilustrando o papel do sistema renina-angiotensina na regulação da secreção de aldosterona e vasopressina.

5. A constância do equilíbrio ácido-base do fluido extracelular é mantida pelos sistemas tampão do sangue; alterações na ventilação pulmonar e na taxa de excreção de ácido (H+) pelos rins.

Lembre-se dos sistemas tampão do sangue (bicarbonato principal)!

Teste seu conhecimento:

Os alimentos de origem animal são de natureza ácida (principalmente devido aos fosfatos, ao contrário dos alimentos de origem vegetal). Como o pH da urina muda em uma pessoa que ingere principalmente alimentos de origem animal:

A. mais próximo do pH 7,0; b.pH cerca de 5.; V. pH cerca de 8,0.

6. Responda às perguntas:

A. Como explicar a elevada proporção de oxigênio consumido pelos rins (10%);

B. Alta intensidade de gliconeogênese;

B. O papel dos rins no metabolismo do cálcio.

7. Uma das principais tarefas dos néfrons é reabsorver substâncias úteis do sangue na quantidade necessária e remover produtos finais metabólicos do sangue.

Faça uma mesa Parâmetros bioquímicos da urina:

Trabalho em sala de aula.

Trabalho de laboratório:

Realize uma série de reações qualitativas em amostras de urina de diferentes pacientes. Faça uma conclusão sobre o estado dos processos metabólicos com base nos resultados da análise bioquímica.

Determinação do pH.

Procedimento: Aplicar 1 a 2 gotas de urina no meio do papel indicador e, com base na mudança de cor de uma das listras coloridas, que corresponde à cor da tira de controle, determina-se o pH da urina a ser testada. . O pH normal é 4,6 – 7,0

2. Reação qualitativa à proteína. A urina normal não contém proteínas (vestígios não são detectados pelas reações normais). Em algumas condições patológicas, podem aparecer proteínas na urina - proteinúria.

Progresso: Adicione 3-4 gotas de solução de ácido sulfassalicílico a 20% recém-preparada a 1-2 ml de urina. Se houver proteína, aparece um precipitado branco ou turvação.

3. Reação qualitativa à glicose (reação de Fehling).

Procedimento: Adicione 10 gotas do reagente de Fehling a 10 gotas de urina. Aqueça até ferver. Quando a glicose está presente, aparece uma cor vermelha. Compare os resultados com a norma. Normalmente, vestígios de glicose na urina não são detectados por reações qualitativas. É geralmente aceito que normalmente não há glicose na urina. Em algumas condições patológicas, a glicose aparece na urina glicosúria.

A determinação pode ser realizada usando uma tira de teste (papel indicador) /

Detecção de corpos cetônicos

Procedimento: Aplicar uma gota de urina, uma gota de solução de hidróxido de sódio a 10% e uma gota de solução de nitroprussiato de sódio a 10% recém-preparada em uma lâmina de vidro. Uma cor vermelha aparece. Adicione 3 gotas de ácido acético concentrado - aparece uma cor cereja.

Normalmente, não há corpos cetônicos na urina. Em algumas condições patológicas, corpos cetônicos aparecem na urina - cetonúria.

Resolva problemas de forma independente e responda às perguntas:

1. A pressão osmótica do fluido extracelular aumentou. Descreva, de forma diagramática, a sequência de eventos que levará à sua redução.

2. Como a produção de aldosterona mudará se a produção excessiva de vasopressina levar a uma diminuição significativa na pressão osmótica.

3. Descreva a sequência de eventos (na forma de um diagrama) que visa restaurar a homeostase quando a concentração de cloreto de sódio nos tecidos diminui.

4. O paciente tem diabetes mellitus, acompanhado de cetonemia. Como o principal sistema tampão do sangue, o sistema bicarbonato, responderá às mudanças no equilíbrio ácido-base? Qual é o papel dos rins na restauração da CBS? O pH da urina mudará neste paciente?

5. Um atleta, em preparação para uma competição, passa por um treinamento intensivo. Como a taxa de gliconeogênese pode mudar nos rins (justifique sua resposta)? É possível um atleta alterar o pH da urina; justifique a resposta)?

6. O paciente apresenta sinais de distúrbios metabólicos no tecido ósseo, o que também afeta o estado dos dentes. O nível de calcitonina e hormônio da paratireóide está dentro da norma fisiológica. O paciente recebe vitamina D (colecalciferol) nas quantidades necessárias. Adivinhe a possível causa do distúrbio metabólico.

7. Revisar o formulário padrão “Análise geral de urina” (clínica multidisciplinar da Academia Médica do Estado de Tyumen) e ser capaz de explicar o papel fisiológico e o significado diagnóstico dos componentes bioquímicos da urina determinados em laboratórios bioquímicos. Lembre-se de que os parâmetros bioquímicos da urina estão normais.

Um dos tipos de metabolismo mais frequentemente perturbados na patologia é o metabolismo água-sal. Está associado ao movimento constante de água e minerais do ambiente externo do corpo para o interno e vice-versa.

No corpo humano adulto, a água representa 2/3 (58-67%) do peso corporal. Cerca de metade do seu volume está concentrado nos músculos. A necessidade de água (uma pessoa recebe até 2,5-3 litros de líquido diariamente) é suprida recebendo-a na forma de beber (700-1700 ml), água pré-formada incluída nos alimentos (800-1000 ml) e água formada no corpo durante o metabolismo - 200-300 ml (com a combustão de 100 g de gorduras, proteínas e carboidratos, formam-se 107,41 e 55 g de água, respectivamente). A água endógena é sintetizada em quantidades relativamente grandes quando o processo de oxidação da gordura é ativado, o que é observado sob diversas condições de estresse especialmente prolongado, estimulação do sistema simpático-adrenal e dietoterapia de descarga (frequentemente usada para tratar pacientes obesos).

Devido às perdas obrigatórias de água que ocorrem constantemente, o volume interno de fluido no corpo permanece inalterado. Tais perdas incluem renais (1,5 l) e extrarrenais, associadas à liberação de líquido pelo trato gastrointestinal (50-300 ml), trato respiratório e pele (850-1200 ml). Em geral, o volume de perdas obrigatórias de água é de 2,5 a 3 litros, dependendo em grande parte da quantidade de toxinas eliminadas do corpo.

A participação da água nos processos vitais é muito diversificada. A água é um solvente para muitos compostos, um componente direto de uma série de transformações físico-químicas e bioquímicas e um transportador de substâncias endo e exógenas. Além disso, desempenha uma função mecânica, enfraquecendo o atrito dos ligamentos, dos músculos e da superfície da cartilagem das articulações (facilitando assim a sua mobilidade), e participa na termorregulação. A água mantém a homeostase, dependendo da pressão osmótica do plasma (isosmia) e do volume de líquido (isovolemia), do funcionamento dos mecanismos que regulam o estado ácido-base e da ocorrência de processos que garantem a temperatura constante (isotermia).

No corpo humano, a água existe em três estados físico-químicos principais, segundo os quais se distinguem: 1) água livre ou móvel (compõe a maior parte do fluido intracelular, bem como sangue, linfa, fluido intersticial); 2) água, ligada a colóides hidrofílicos, e 3) constitucional, incluída na estrutura das moléculas de proteínas, gorduras e carboidratos.

No corpo de um adulto pesando 70 kg, o volume de água livre e água ligada aos colóides hidrofílicos é de aproximadamente 60% do peso corporal, ou seja, 42 litros. Esse fluido é representado pela água intracelular (representando 28 litros, ou 40% do peso corporal), constituindo o setor intracelular, e pela água extracelular (14 litros, ou 20% do peso corporal), formando o setor extracelular. Este último contém fluido intravascular (intravascular). Esse setor intravascular é formado por plasma (2,8 l), que representa 4-5% do peso corporal, e linfa.

A água intersticial inclui a própria água intercelular (fluido intercelular livre) e fluido extracelular organizado (constituindo 15-16% do peso corporal, ou 10,5 l), ou seja, água de ligamentos, tendões, fáscia, cartilagem, etc. Além disso, o setor extracelular inclui a água encontrada em algumas cavidades (cavidades abdominais e pleurais, pericárdio, articulações, ventrículos cerebrais, câmaras oculares, etc.), bem como no trato gastrointestinal. O fluido dessas cavidades não participa ativamente dos processos metabólicos.

A água do corpo humano não fica estagnada em suas diversas seções, mas se move constantemente, em constante troca com outros setores do líquido e com o meio externo. O movimento da água se deve em grande parte à secreção de sucos digestivos. Assim, com a saliva e o suco pancreático, cerca de 8 litros de água por dia são enviados para o tubo intestinal, mas essa água praticamente não se perde devido à absorção nas partes inferiores do trato digestivo.

Os elementos vitais são divididos em macroelementos (necessidade diária >100 mg) e microelementos (necessidade diária<100 мг). К макроэлементам относятся натрий (Na), калий (К), кальций (Ca), магний (Мg), хлор (Cl), фосфор (Р), сера (S) и иод (I). К жизненно важным микроэлементам, необходимым лишь в следовых количествах, относятся железо (Fe), цинк (Zn), марганец (Мn), медь (Cu), кобальт (Со), хром (Сr), селен (Se) и молибден (Мо). Фтор (F) не принадлежит к этой группе, однако он необходим для поддержания в здоровом состоянии костной и зубной ткани. Вопрос относительно принадлежности к жизненно важным микроэлементам ванадия, никеля, олова, бора и кремния остается открытым. Такие элементы принято называть условно эссенциальными.

Como muitos elementos podem ser armazenados no corpo, os desvios da norma diária são compensados ao longo do tempo. O cálcio na forma de apatita é armazenado no tecido ósseo, o iodo é armazenado na tireoglobulina na glândula tireóide, o ferro é armazenado na ferritina e na hemossiderina na medula óssea, baço e fígado. O fígado é o local de armazenamento de muitos microelementos.

O metabolismo mineral é controlado por hormônios. Isto se aplica, por exemplo, ao consumo de H2O, Ca2+, PO43-, à ligação de Fe2+, I-, à excreção de H2O, Na+, Ca2+, PO43-.

A quantidade de minerais absorvidos dos alimentos geralmente depende das necessidades metabólicas do corpo e, em alguns casos, da composição dos alimentos. Como exemplo da influência da composição dos alimentos, considere o cálcio. A absorção de íons Ca2+ é promovida pelos ácidos lático e cítrico, enquanto o íon fosfato, o íon oxalato e o ácido fítico inibem a absorção de cálcio devido à complexação e à formação de sais pouco solúveis (fitina).

Devido ao teor insuficiente de iodo nos produtos alimentares, a deficiência de iodo e o bócio tornaram-se comuns em muitas áreas da Europa Central. A deficiência de magnésio pode ocorrer devido à diarreia ou a uma dieta monótona devido ao alcoolismo. A falta de microelementos no corpo muitas vezes se manifesta como um distúrbio da hematopoiese, ou seja, anemia.

A última coluna lista as funções desempenhadas por esses minerais no corpo. A partir dos dados da tabela fica claro que quase todos os macroelementos funcionam no corpo como componentes estruturais e eletrólitos. As funções de sinalização são desempenhadas pelo iodo (na composição da iodotironina) e pelo cálcio. A maioria dos microelementos são cofatores de proteínas, principalmente enzimas. Quantitativamente, o corpo é dominado pelas proteínas contendo ferro hemoglobina, mioglobina e citocromo, bem como por mais de 300 proteínas contendo zinco.

Regulação do metabolismo água-sal. O papel da vasopressina, da aldosterona e do sistema renina-angiotensina

Os principais parâmetros da homeostase água-sal são pressão osmótica, pH e volume de fluido intracelular e extracelular. Alterações nesses parâmetros podem levar a alterações na pressão arterial, acidose ou alcalose, desidratação e edema. Os principais hormônios envolvidos na regulação do equilíbrio água-sal são o ADH, a aldosterona e o fator natriurético atrial (FNA).

ADH, ou vasopressina, é um peptídeo contendo 9 aminoácidos conectados por uma ponte dissulfeto. É sintetizado como um pró-hormônio no hipotálamo e depois transportado para as terminações nervosas do lobo posterior da glândula pituitária, de onde é secretado na corrente sanguínea mediante estimulação apropriada. O movimento ao longo do axônio está associado a uma proteína transportadora específica (neurofisina).

O estímulo que causa a secreção de ADH é o aumento da concentração de íons sódio e o aumento da pressão osmótica do líquido extracelular.

As células-alvo mais importantes do ADH são as células dos túbulos distais e dos ductos coletores dos rins. As células desses dutos são relativamente impermeáveis à água e, na ausência de ADH, a urina não é concentrada e pode ser excretada em quantidades superiores a 20 litros por dia (a norma é de 1 a 1,5 litros por dia).

Existem dois tipos de receptores para ADH – V1 e V2. O receptor V2 é encontrado apenas na superfície das células epiteliais renais. A ligação do ADH a V2 está associada ao sistema adenilato ciclase e estimula a ativação da proteína quinase A (PKA). A PKA fosforila proteínas que estimulam a expressão do gene da proteína de membrana, aquaporina-2. A aquaporina 2 move-se para a membrana apical, acumula-se nela e forma canais de água. Estes fornecem permeabilidade seletiva da membrana celular à água. As moléculas de água difundem-se livremente nas células tubulares renais e depois entram no espaço intersticial. Como resultado, a água é reabsorvida pelos túbulos renais. Os receptores do tipo V1 estão localizados nas membranas musculares lisas. A interação do ADH com o receptor V1 leva à ativação da fosfolipase C, que hidrolisa o fosfatidilinositol-4,5-bifosfato para formar IP-3. O IF-3 causa a liberação de Ca2+ do retículo endoplasmático. O resultado da ação do hormônio através dos receptores V1 é uma contração da camada muscular lisa dos vasos sanguíneos.

A deficiência de ADH causada por disfunção do lobo posterior da glândula pituitária, bem como uma interrupção no sistema de transmissão de sinais hormonais, pode levar ao desenvolvimento de diabetes insipidus. A principal manifestação do diabetes insipidus é a poliúria, ou seja, excreção de grandes quantidades de urina de baixa densidade.

A aldosterona, o mineralocorticosteroide mais ativo, é sintetizada no córtex adrenal a partir do colesterol.

A síntese e secreção de aldosterona pelas células da zona glomerulosa são estimuladas pela angiotensina II, ACTH e prostaglandina E. Esses processos também são ativados em altas concentrações de K+ e baixas concentrações de Na+.

O hormônio penetra na célula-alvo e interage com um receptor específico localizado tanto no citosol quanto no núcleo.

Nas células tubulares renais, a aldosterona estimula a síntese de proteínas que desempenham diversas funções. Essas proteínas podem: a) aumentar a atividade dos canais de sódio na membrana celular dos túbulos renais distais, promovendo assim o transporte de íons sódio da urina para o interior das células; b) serem enzimas do ciclo do TCA e, portanto, aumentarem a capacidade do ciclo de Krebs em gerar moléculas de ATP necessárias ao transporte ativo de íons; c) ativar a bomba de K+, Na+-ATPase e estimular a síntese de novas bombas. O resultado geral da ação das proteínas induzidas pela aldosterona é um aumento na reabsorção de íons sódio nos túbulos do néfron, o que causa retenção de NaCl no organismo.

O principal mecanismo de regulação da síntese e secreção da aldosterona é o sistema renina-angiotensina.

A renina é uma enzima produzida pelas células justaglomerulares das arteríolas aferentes renais. A localização dessas células as torna especialmente sensíveis às alterações na pressão arterial. Uma diminuição da pressão arterial, perda de líquido ou sangue e uma diminuição da concentração de NaCl estimulam a liberação de renina.

O angiotensinogênio --2 é uma globulina produzida no fígado. Serve como substrato para a renina. A renina hidrolisa a ligação peptídica na molécula de angiotensinogênio e cliva o decapeptídeo N-terminal (angiotensina I).

A angiotensina I serve como substrato para a enzima conversora de antiotensina carboxidipeptidil peptidase, encontrada nas células endoteliais e no plasma sanguíneo. Dois aminoácidos terminais são clivados da angiotensina I para formar um octapeptídeo, a angiotensina II.

A angiotensina II estimula a produção de aldosterona, causando constrição arteriolar, que aumenta a pressão arterial e causa sede. A angiotensina II ativa a síntese e secreção de aldosterona através do sistema inositol fosfato.

PNP é um peptídeo contendo 28 aminoácidos com uma única ponte dissulfeto. O PNP é sintetizado e armazenado como um pré-pró-hormônio (composto por 126 resíduos de aminoácidos) nos cardiócitos.

O principal fator que regula a secreção de PNP é o aumento da pressão arterial. Outros estímulos: aumento da osmolaridade plasmática, aumento da frequência cardíaca, aumento de catecolaminas sanguíneas e glicocorticóides.

Os principais órgãos-alvo do FNP são os rins e as artérias periféricas.

O mecanismo de ação do FNP possui vários recursos. O receptor da membrana plasmática PNP é uma proteína com atividade de guanilato ciclase. O receptor possui uma estrutura de domínio. O domínio de ligação ao ligante está localizado no espaço extracelular. Na ausência de PNP, o domínio intracelular do receptor PNP está num estado fosforilado e inativo. Como resultado da ligação do PNP ao receptor, a atividade da guanilato ciclase do receptor aumenta e ocorre a formação de GMP cíclico a partir do GTP. Como resultado da ação do FNP, a formação e secreção de renina e aldosterona são inibidas. O efeito líquido do FNP é um aumento na excreção de Na+ e água e uma diminuição na pressão arterial.

O FNP costuma ser considerado um antagonista fisiológico da angiotensina II, pois sua influência não causa estreitamento da luz dos vasos sanguíneos e (através da regulação da secreção de aldosterona) retenção de sódio, mas, ao contrário, vasodilatação e perda de sal.

GOUVPO UGMA Agência Federal de Saúde e Desenvolvimento Social
Departamento de Bioquímica

CURSO DE PALESTRAS
EM BIOQUÍMICA GERAL

Módulo 8. Bioquímica do metabolismo água-sal.

Yekaterinburgo,
2009

Tópico: Metabolismo água-sal e mineral

Faculdades: terapêutica e preventiva, médica e preventiva, pediátrica.
2º curso.

O metabolismo água-sal é a troca de água e dos principais eletrólitos do corpo (Na +, K +, Ca 2+, Mg 2+, Cl -, HCO 3 -, H 3 PO 4).
Eletrólitos são substâncias que se dissociam em solução em ânions e cátions. Eles são medidos em mol/l.
Os não eletrólitos são substâncias que não se dissociam em solução (glicose, creatinina, uréia). Eles são medidos em g/l.
Papel biológico da água

PROPRIEDADES GERAIS DOS FLUIDOS CORPORAIS
Todos os fluidos corporais são caracterizados por propriedades comuns: volume, pressão osmótica e valor de pH.
Volume. Em todos os animais terrestres, o fluido representa cerca de 70% do peso corporal.
A distribuição da água no corpo depende da idade, sexo, massa muscular, tipo corporal e quantidade de gordura. O conteúdo de água em vários tecidos é distribuído da seguinte forma: pulmões, coração e rins (80%), músculos esqueléticos e cérebro (75%), pele e fígado (70%), ossos (20%), tecido adiposo (10%) . Em geral, pessoas magras têm menos gordura e mais água. Nos homens, a água representa 60%, nas mulheres - 50% do peso corporal. Pessoas mais velhas têm mais gordura e menos músculos. Em média, o corpo de homens e mulheres com mais de 60 anos contém 50% e 45% de água, respectivamente.
Com a privação completa de água, a morte ocorre após 6 a 8 dias, quando a quantidade de água no corpo diminui em 12%.
Todo o fluido corporal é dividido em pools intracelulares (67%) e extracelulares (33%).
O pool extracelular (espaço extracelular) consiste em:

Os líquidos são trocados intensamente entre piscinas. O movimento da água de um setor para outro ocorre quando a pressão osmótica muda.
A pressão osmótica é a pressão criada por todas as substâncias dissolvidas na água. A pressão osmótica do fluido extracelular é determinada principalmente pela concentração de NaCl.
Os fluidos extracelulares e intracelulares diferem significativamente na composição e concentração de componentes individuais, mas a concentração total total de substâncias osmoticamente ativas é aproximadamente a mesma.
pH é o logaritmo decimal negativo da concentração de prótons. O valor do pH depende da intensidade de formação de ácidos e bases no organismo, sua neutralização por sistemas tampão e remoção do corpo com urina, ar exalado, suor e fezes.
Dependendo das características da troca, o valor do pH pode diferir acentuadamente tanto dentro de células de diferentes tecidos quanto em diferentes compartimentos da mesma célula (no citosol a acidez é neutra, nos lisossomos e no espaço intermembranar das mitocôndrias é altamente ácida ). No fluido intercelular de vários órgãos e tecidos e no plasma sanguíneo, o valor do pH, assim como a pressão osmótica, é um valor relativamente constante.
REGULAÇÃO DO EQUILÍBRIO ÁGUA-SAL DO CORPO
No corpo, o equilíbrio água-sal do ambiente intracelular é mantido pela constância do fluido extracelular. Por sua vez, o equilíbrio água-sal do fluido extracelular é mantido através do plasma sanguíneo com a ajuda de órgãos e é regulado por hormônios.
1. Órgãos que regulam o metabolismo água-sal
A entrada de água e sais no corpo ocorre através do trato gastrointestinal; esse processo é controlado pela sensação de sede e apetite por sal. Os rins removem o excesso de água e sais do corpo. Além disso, a água é retirada do corpo pela pele, pulmões e trato gastrointestinal.
Equilíbrio hídrico corporal

Para o trato gastrointestinal, pele e pulmões, a excreção de água é um processo colateral que ocorre em decorrência do desempenho de suas funções principais. Por exemplo, o trato gastrointestinal perde água quando substâncias não digeridas, produtos metabólicos e xenobióticos são liberados do corpo. Os pulmões perdem água durante a respiração e a pele durante a termorregulação.
Alterações no funcionamento dos rins, pele, pulmões e trato gastrointestinal podem levar à perturbação da homeostase do sal de água. Por exemplo, em climas quentes, para manter a temperatura corporal, a transpiração aumenta na pele e, em caso de envenenamento, ocorre vômito ou diarréia no trato gastrointestinal. Como resultado do aumento da desidratação e da perda de sais no corpo, ocorre uma violação do equilíbrio água-sal.

2. Hormônios que regulam o metabolismo do sal de água
Vasopressina
O hormônio antidiurético (ADH), ou vasopressina, é um peptídeo com peso molecular de cerca de 1100 D, contendo 9 AAs conectados por uma ponte dissulfeto.
O ADH é sintetizado nos neurônios do hipotálamo e transportado para as terminações nervosas do lobo posterior da glândula pituitária (neurohipófise).
A alta pressão osmótica do líquido extracelular ativa osmorreceptores no hipotálamo, resultando em impulsos nervosos que são transmitidos à glândula pituitária posterior e causam a liberação de ADH na corrente sanguínea.
O ADH atua através de 2 tipos de receptores: V 1 e V 2.
O principal efeito fisiológico do hormônio é realizado por meio dos receptores V 2, que estão localizados nas células dos túbulos distais e nos ductos coletores, que são relativamente impermeáveis às moléculas de água.
O ADH, por meio dos receptores V 2, estimula o sistema adenilato ciclase, com o qual as proteínas são fosforiladas, estimulando a expressão do gene da proteína de membrana - aquaporina-2. A Aquaporina-2 é integrada na membrana apical das células, formando canais de água nela. Através desses canais, a água é reabsorvida da urina para o espaço intersticial por difusão passiva e a urina é concentrada.
Na ausência de ADH, a urina não se concentra (densidade<1010г/л) и может выделяться в очень больших количествах (>20 l/dia), o que leva à desidratação do corpo. Esta condição é chamada de diabetes insípido.
As causas da deficiência de ADH e diabetes insipidus são: defeitos genéticos na síntese de pré-ADG no hipotálamo, defeitos no processamento e transporte de proADG, danos ao hipotálamo ou neuro-hipófise (por exemplo, como resultado de lesão cerebral traumática, tumor, isquemia). O diabetes insípido nefrogênico ocorre devido a uma mutação no gene do receptor ADH tipo V 2.
Os receptores V 1 estão localizados nas membranas dos vasos SMC. O ADH, por meio dos receptores V 1, ativa o sistema trifosfato de inositol e estimula a liberação de Ca 2+ do RE, o que estimula a contração das SMCs vasculares. O efeito vasoconstritor do ADH ocorre em altas concentrações de ADH.
Hormônio natriurético (fator natriurético atrial, ANF, atriopeptina)
PNP é um peptídeo contendo 28 AA com 1 ponte dissulfeto, sintetizado principalmente em cardiomiócitos atriais.
A secreção de PNP é estimulada principalmente pelo aumento da pressão arterial, bem como pelo aumento da pressão osmótica plasmática, da frequência cardíaca e da concentração de catecolaminas e glicocorticóides no sangue.
O PNP atua através do sistema guanilato ciclase, ativando a proteína quinase G.
Nos rins, o FNP dilata as arteríolas aferentes, o que aumenta o fluxo sanguíneo renal, a taxa de filtração e a excreção de Na+.
Nas artérias periféricas, o FNP reduz o tônus do músculo liso, o que dilata as arteríolas e reduz a pressão arterial. Além disso, o FNP inibe a liberação de renina, aldosterona e ADH.
Sistema renina-angiotensina-aldosterona
Renina
A renina é uma enzima proteolítica produzida por células justaglomerulares localizadas ao longo das arteríolas aferentes (aferentes) do corpúsculo renal. A secreção de renina é estimulada por uma queda na pressão nas arteríolas aferentes do glomérulo, causada pela diminuição da pressão arterial e pela diminuição da concentração de Na +. A secreção de renina também é facilitada pela diminuição dos impulsos dos barorreceptores dos átrios e artérias como resultado da diminuição da pressão arterial. A secreção de renina é inibida pela angiotensina II, hipertensão.
No sangue, a renina atua sobre o angiotensinogênio.
Angiotensinogênio - ? 2-globulina, de 400 AK. A formação de angiotensinogênio ocorre no fígado e é estimulada por glicocorticóides e estrogênios. A renina hidrolisa a ligação peptídica na molécula de angiotensinogênio, separando dela o decapeptídeo N-terminal - angiotensina I, que não tem atividade biológica.
Sob a ação da enzima conversora de antiotensina (ECA) (carboxidipeptidil peptidase) das células edoteliais, pulmões e plasma sanguíneo, 2 AA são removidos do terminal C da angiotensina I e a angiotensina II (octapeptídeo) é formada.
Angiotensina II
A angiotensina II funciona através do sistema trifosfato de inositol das células da zona glomerulosa do córtex adrenal e das SMCs. A angiotensina II estimula a síntese e secreção de aldosterona pelas células da zona glomerulosa do córtex adrenal. Altas concentrações de angiotensina II causam vasoconstrição grave das artérias periféricas e aumentam a pressão arterial. Além disso, a angiotensina II estimula o centro da sede no hipotálamo e inibe a secreção de renina nos rins.
A angiotensina II é hidrolisada pelas aminopeptidases em angiotensina III (um heptapeptídeo com atividade da angiotensina II, mas com concentração 4 vezes menor), que é então hidrolisada pela angiotensinase (protease) em AK.
Aldosterona
A aldosterona é um mineralocorticosteróide ativo sintetizado pelas células da zona glomerulosa do córtex adrenal.
A síntese e secreção de aldosterona são estimuladas pela angiotensina II, baixas concentrações de Na + e altas concentrações de K + no plasma sanguíneo, ACTH e prostaglandinas. A secreção de aldosterona é inibida por baixas concentrações de K +.
Os receptores de aldosterona estão localizados tanto no núcleo quanto no citosol da célula. A aldosterona induz a síntese de: a) proteínas transportadoras de Na +, que transportam Na + do lúmen do túbulo para a célula epitelial do túbulo renal; b) Na + , K + -ATPases c) Proteínas transportadoras de K + que transferem K + das células dos túbulos renais para a urina primária; d) enzimas mitocondriais do ciclo do TCA, em particular a citrato sintase, que estimulam a formação de moléculas de ATP necessárias ao transporte ativo de íons.
Como resultado, a aldosterona estimula a reabsorção de Na+ nos rins, o que causa retenção de NaCl no organismo e aumenta a pressão osmótica.
A aldosterona estimula a secreção de K +, NH 4 + nos rins, glândulas sudoríparas, mucosa intestinal e glândulas salivares.

O papel do sistema RAAS no desenvolvimento da hipertensão
A superprodução de hormônios SRAA causa aumento no volume de líquido circulante, pressão osmótica e sanguínea e leva ao desenvolvimento de hipertensão.
O aumento da renina ocorre, por exemplo, na aterosclerose das artérias renais, que ocorre em idosos.
A hipersecreção de aldosterona – hiperaldosteronismo – ocorre por vários motivos.
A causa do hiperaldosteronismo primário (síndrome de Conn) em aproximadamente 80% dos pacientes é um adenoma adrenal, em outros casos é a hipertrofia difusa das células da zona glomerulosa que produzem aldosterona.
No hiperaldosteronismo primário, o excesso de aldosterona aumenta a reabsorção de Na+ nos túbulos renais, o que estimula a secreção de ADH e a retenção de água pelos rins. Além disso, a excreção de íons K +, Mg 2+ e H + é aumentada.
Como resultado, desenvolve-se o seguinte: 1). hipernatremia, causando hipertensão, hipervolemia e edema; 2). hipocalemia levando à fraqueza muscular; 3). deficiência de magnésio e 4). alcalose metabólica leve.
O hiperaldosteronismo secundário é muito mais comum que o hiperaldosteronismo primário. Pode estar associada a insuficiência cardíaca, doença renal crônica e tumores secretores de renina. Os pacientes apresentam níveis elevados de renina, angiotensina II e aldosterona. Os sintomas clínicos são menos pronunciados do que no aldosteronismo primário.

METABOLISMO DE CÁLCIO, MAGNÉSIO, FÓSFORO
Funções do cálcio no corpo:

Funções do magnésio no corpo:

Funções do fosfato no corpo:

Distribuição de cálcio, magnésio e fosfatos no corpo
Um adulto contém em média 1000 g de cálcio:

O corpo adulto contém cerca de 1 kg de fósforo:

A concentração de magnésio no plasma sanguíneo é de 0,7-1,2 mmol/l.

Troca de cálcio, magnésio e fosfatos no corpo
Com a alimentação por dia, deve-se fornecer cálcio - 0,7-0,8 g, magnésio - 0,22-0,26 g, fósforo - 0,7-0,8 g. O cálcio é mal absorvido em 30-50%, o fósforo é bem absorvido em 90%.
Além do trato gastrointestinal, o cálcio, o magnésio e o fósforo entram no plasma sanguíneo a partir do tecido ósseo durante o processo de sua reabsorção. A troca entre o plasma sanguíneo e o tecido ósseo por cálcio é de 0,25-0,5 g/dia, por fósforo – 0,15-0,3 g/dia.
Cálcio, magnésio e fósforo são excretados do corpo pelos rins com a urina, pelo trato gastrointestinal com as fezes e pela pele com o suor.
Regulamento de câmbio
Os principais reguladores do metabolismo do cálcio, magnésio e fósforo são o hormônio da paratireóide, o calcitriol e a calcitonina.
Hormônio da paratireóide
O hormônio da paratireoide (PTH) é um polipeptídeo de 84 AKs (cerca de 9,5 kDa) sintetizado nas glândulas paratireoides.
A secreção do hormônio da paratireóide é estimulada por baixas concentrações de Ca 2+, Mg 2+ e altas concentrações de fosfatos, e inibida pela vitamina D 3.
A taxa de degradação hormonal diminui em baixas concentrações de Ca 2+ e aumenta se as concentrações de Ca 2+ forem altas.
O hormônio da paratireóide atua nos ossos e nos rins. Estimula a secreção do fator de crescimento semelhante à insulina 1 e de citocinas pelos osteoblastos, que aumentam a atividade metabólica dos osteoclastos. Nos osteoclastos, a formação de fosfatase alcalina e colagenase é acelerada, o que causa a quebra da matriz óssea, resultando na mobilização de Ca 2+ e fosfatos do osso para o líquido extracelular.
Nos rins, o hormônio da paratireóide estimula a reabsorção de Ca 2+, Mg 2+ nos túbulos contorcidos distais e reduz a reabsorção de fosfatos.
O hormônio da paratireóide induz a síntese de calcitriol (1,25(OH) 2 D 3).
Como resultado, o hormônio da paratireóide no plasma sanguíneo aumenta a concentração de Ca 2+ e Mg 2+ e reduz a concentração de fosfatos.
Hiperparatireoidismo
No hiperparatireoidismo primário (1:1000), o mecanismo de supressão da secreção do hormônio da paratireoide em resposta à hipercalcemia é interrompido. As causas podem incluir tumor (80%), hiperplasia difusa ou câncer (menos de 2%) da glândula paratireoide.
Causas do hiperparatireoidismo:

O hiperparatireoidismo secundário ocorre com insuficiência renal crônica e deficiência de vitamina D 3.
Na insuficiência renal, a formação de calcitriol é inibida, o que prejudica a absorção do cálcio no intestino e leva à hipocalcemia. O hiperparatireoidismo ocorre em resposta à hipocalcemia, mas o hormônio da paratireoide não é capaz de normalizar os níveis plasmáticos de cálcio. Às vezes ocorre hiperfostatemia. A osteoporose se desenvolve como resultado do aumento da mobilização de cálcio do tecido ósseo.
Hipoparatireoidismo
O hipoparatireoidismo é causado pela insuficiência das glândulas paratireoides e é acompanhado por hipocalcemia. A hipocalcemia causa aumento da condução neuromuscular, ataques de convulsões tônicas, convulsões dos músculos respiratórios e do diafragma e laringoespasmo.
Calcitriol
O calcitriol é sintetizado a partir do colesterol.

A síntese de calcitriol é estimulada pelo hormônio da paratireóide, baixas concentrações de fosfatos e Ca 2+ (via hormônio da paratireóide) no sangue.
A síntese de calcitriol é inibida pela hipercalcemia; ela ativa a 24?-hidroxilase, que converte o calcidiol no metabólito inativo 24,25(OH) 2 D 3, enquanto o calcitriol correspondentemente ativo não é formado.
O calcitriol afeta o intestino delgado, os rins e os ossos.
Calcitriol:

Como resultado, o calcitriol aumenta a concentração de Ca 2+, Mg 2+ e fosfatos no plasma sanguíneo.
A deficiência de calcitriol interrompe a formação de cristais amorfos de fosfato de cálcio e hidroxiapatita no tecido ósseo, o que leva ao desenvolvimento de raquitismo e osteomalácia.
O raquitismo é uma doença infantil associada à mineralização insuficiente do tecido ósseo.
Causas do raquitismo: falta de vitamina D 3, cálcio e fósforo na dieta, absorção prejudicada de vitamina D 3 no intestino delgado, diminuição da síntese de colecalciferol devido à falta de luz solar, defeito de 1a-hidroxilase, defeito de receptores de calcitriol no alvo células. A diminuição da concentração de Ca 2+ no plasma sanguíneo estimula a secreção do hormônio da paratireóide, que, por meio da osteólise, causa a destruição do tecido ósseo.
No raquitismo, os ossos do crânio são afetados; o tórax junto com o esterno se projeta para frente; ossos tubulares e articulações dos braços e pernas estão deformados; o abdômen aumenta e se projeta; o desenvolvimento motor está atrasado. As principais formas de prevenir o raquitismo são uma alimentação adequada e exposição solar suficiente.
Calcitonina
A calcitonina é um polipeptídeo que consiste em 32 AA com uma ligação dissulfeto, secretado pelas células K parafoliculares da glândula tireóide ou pelas células C das glândulas paratireoides.
A secreção de calcitonina é estimulada por altas concentrações de Ca 2+ e glucagon e suprimida por baixas concentrações de Ca 2+.
Calcitonina:

Alterações nos níveis de cálcio, magnésio e fosfatos em diversas patologias
Uma diminuição na concentração de Ca 2+ no plasma sanguíneo é observada quando:

Um aumento na concentração de Ca 2+ no plasma sanguíneo é observado quando:

Uma diminuição na concentração de fosfatos no plasma sanguíneo é observada quando:

Um aumento na concentração de fosfatos no plasma sanguíneo é observado quando:

A concentração de magnésio é frequentemente proporcional à concentração de potássio e depende de causas comuns.
Um aumento na concentração de Mg 2+ no plasma sanguíneo é observado quando:

O papel dos microelementos: Mg 2+, Mn 2+, Co, Cu, Fe 2+, Fe 3+, Ni, Mo, Se, J. A importância da ceruloplasmina, doença de Konovalov-Wilson.

O manganês é um cofator para aminoacil-tRNA sintetases.

Papel biológico dos eletrólitos básicos Na + , Cl - , K + , HCO 3 - - importância na regulação do CBS. Metabolismo e papel biológico. Diferença de ânions e sua correção.

Metais pesados (chumbo, mercúrio, cobre, cromo, etc.), seus efeitos tóxicos.

Aumento dos níveis de cloreto no soro sanguíneo: desidratação, insuficiência renal aguda, acidose metabólica após diarreia e perda de bicarbonato, alcalose respiratória, traumatismo craniano, hipofunção adrenal, com uso prolongado de corticosteróides, diuréticos tiazídicos, hiperaldosteronismo, doença de Cushing.
Diminuição do teor de cloreto no soro sanguíneo: alcalose hipoclorêmica (após vômito), acidose respiratória, sudorese excessiva, nefrite com perda de sais (reabsorção prejudicada), traumatismo cranioencefálico, condição com aumento do volume de flexibilidade extracelular, úlcera ulcerativa, doença de Addison doença (hipoaldosteronismo).
Aumento da excreção de cloretos na urina: hipoaldosteronismo (doença de Addison), nefrite perdedora de sal, aumento da ingestão de sal, tratamento com diuréticos.
Diminuição da excreção urinária de cloreto: Perda de cloretos devido a vômitos, diarreia, doença de Cushing, insuficiência renal em fase terminal, retenção de sal devido a edema.
O conteúdo normal de cálcio no soro sanguíneo é de 2,25-2,75 mmol/l.
A excreção normal de cálcio na urina é de 2,5-7,5 mmol/dia.
Aumento dos níveis de cálcio no soro sanguíneo: hiperparatireoidismo, metástases tumorais no tecido ósseo, mieloma múltiplo, diminuição da liberação de calcitonina, overdose de vitamina D, tireotoxicose.
Diminuição dos níveis de cálcio no soro sanguíneo: hipoparatireoidismo, aumento da secreção de calcitonina, hipovitaminose D, reabsorção renal prejudicada, transfusão sanguínea maciça, hipoalbunemia.
Aumento da excreção de cálcio na urina: exposição prolongada à luz solar (hipervitaminose D), hiperparatireoidismo, metástases tumorais no tecido ósseo, comprometimento da reabsorção nos rins, tireotoxicose, osteoporose, tratamento com glicocorticóides.
Diminuição da excreção de cálcio na urina: hipoparatireoidismo, raquitismo, nefrite aguda (filtração prejudicada nos rins), hipotireoidismo.
O teor de ferro no soro sanguíneo é normal em mmol/l.
Aumento do teor de ferro no soro sanguíneo: anemia aplástica e hemolítica, hemocromatose, hepatite aguda e esteatose, cirrose hepática, talassemia, transfusões repetidas.
Diminuição do teor de ferro no soro sanguíneo: anemia por deficiência de ferro, infecções agudas e crônicas, tumores, doenças renais, perda de sangue, gravidez, absorção prejudicada de ferro nos intestinos.

A água é o componente mais importante de um organismo vivo. Os organismos não podem existir sem água. Sem água, uma pessoa morre em menos de uma semana, enquanto sem comida, mas recebendo água, pode viver mais de um mês. A perda de 20% de água pelo corpo leva à morte. No corpo, o conteúdo de água representa 2/3 do peso corporal e muda com a idade. A quantidade de água em diferentes tecidos varia. A necessidade diária de água de uma pessoa é de aproximadamente 2,5 litros. Essa necessidade de água é atendida pela introdução de líquidos e alimentos no corpo. Esta água é considerada exógena. A água, que é formada como resultado da degradação oxidativa de proteínas, gorduras e carboidratos no corpo, é chamada de endógena.

A água é o meio no qual ocorre a maioria das reações metabólicas. Está diretamente envolvido no metabolismo. A água desempenha um certo papel nos processos de termorregulação do corpo. Com a ajuda da água, os nutrientes são entregues aos tecidos e células e deles são removidos os produtos finais do metabolismo.

A excreção de água do corpo é realizada pelos rins - 1,2-1,5 l, pele - 0,5 l, pulmões - 0,2-0,3 l. A troca de água é regulada pelo sistema neuro-hormonal. A retenção de água no corpo é promovida pelos hormônios do córtex adrenal (cortisona, aldosterona) e pelo hormônio do lobo posterior da glândula pituitária, a vasopressina. O hormônio tireoidiano tiroxina aumenta a excreção de água do corpo.
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METABOLISMO MINERAL

Os sais minerais estão entre as substâncias alimentares essenciais. Os elementos minerais não têm valor nutricional, mas o corpo necessita deles como substâncias envolvidas na regulação do metabolismo, na manutenção da pressão osmótica e na garantia de um pH constante do fluido intra e extracelular do corpo. Muitos elementos minerais são componentes estruturais de enzimas e vitaminas.

A composição dos órgãos e tecidos humanos e animais inclui macroelementos e microelementos. Estes últimos estão contidos no corpo em quantidades muito pequenas. Em vários organismos vivos, como no corpo humano, o oxigênio, o carbono, o hidrogênio e o nitrogênio são encontrados em maiores quantidades. Esses elementos, assim como o fósforo e o enxofre, fazem parte das células vivas na forma de diversos compostos. Os macroelementos também incluem sódio, potássio, cálcio, cloro e magnésio. Os seguintes microelementos foram encontrados no corpo dos animais: cobre, manganês, iodo, molibdênio, zinco, flúor, cobalto, etc. O ferro ocupa uma posição intermediária entre macro e microelementos.

Os minerais entram no corpo apenas com os alimentos. Em seguida, através da mucosa intestinal e dos vasos sanguíneos, chega à veia porta e ao fígado. O fígado retém alguns minerais: sódio, ferro, fósforo. O ferro faz parte da hemoglobina, participando da transferência de oxigênio, bem como da composição das enzimas redox. O cálcio faz parte do tecido ósseo e lhe confere força. Além disso, desempenha um papel importante na coagulação do sangue. O fósforo, encontrado além do livre (inorgânico) em compostos com proteínas, gorduras e carboidratos, é muito útil para o corpo. O magnésio regula a excitabilidade neuromuscular e ativa muitas enzimas. O cobalto faz parte da vitamina B 12. O iodo está envolvido na formação dos hormônios da tireoide. O flúor é encontrado nos tecidos dentários. O sódio e o potássio são de grande importância na manutenção da pressão osmótica sanguínea.

O metabolismo dos minerais está intimamente relacionado ao metabolismo das substâncias orgânicas (proteínas, ácidos nucléicos, carboidratos, lipídios). Por exemplo, íons de cobalto, manganês, magnésio e ferro são necessários para o metabolismo normal de aminoácidos. Os íons cloro ativam a amilase. Os íons de cálcio têm um efeito ativador na lipase. A oxidação dos ácidos graxos ocorre mais vigorosamente na presença de íons cobre e ferro.
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CAPÍTULO 12. VITAMINAS

As vitaminas são compostos orgânicos de baixo peso molecular que são um componente essencial dos alimentos. Eles não são sintetizados em animais. A principal fonte para o corpo humano e os animais são os alimentos vegetais.

As vitaminas são substâncias biologicamente ativas. A sua ausência ou falta de alimentos é acompanhada por uma perturbação acentuada dos processos vitais, levando ao aparecimento de doenças graves. A necessidade de vitaminas se deve ao fato de muitas delas serem componentes de enzimas e coenzimas.

As vitaminas são muito diversas em sua estrutura química. Eles são divididos em dois grupos: solúveis em água e solúveis em gordura.

^ VITAMINAS SOLÚVEIS EM ÁGUA

1. Vitamina B 1 (tiamina, aneurina). Sua estrutura química é caracterizada pela presença de um grupo amina e de um átomo de enxofre. A presença de um grupo álcool na vitamina B1 permite a formação de ésteres com ácidos. Ao combinar-se com duas moléculas de ácido fosfórico, a tiamina forma o éster tiamina difosfato, que é uma forma de coenzima da vitamina. O difosfato de tiamina é uma coenzima de descarboxilases que catalisa a descarboxilação de α-cetoácidos. Na ausência ou ingestão insuficiente de vitamina B1 no organismo, o metabolismo dos carboidratos torna-se impossível. As violações ocorrem na fase de utilização dos ácidos pirúvico e α-cetoglutárico.

2. Vitamina B 2 (riboflavina). Esta vitamina é um derivado metilado da isoaloxazina ligada ao álcool 5-hídrico ribitol.

No organismo, a riboflavina na forma de éster com ácido fosfórico faz parte do grupo protético das enzimas flavinas (FMN, FAD), que catalisam processos de oxidação biológica, garantindo a transferência de hidrogênio na cadeia respiratória, bem como reações de síntese e quebra de ácidos graxos.

3. Vitamina B 3 (ácido pantotênico). O ácido pantotênico é composto de -alanina e ácido dioxidimetilbutírico, conectados por uma ligação peptídica. O significado biológico do ácido pantotênico é que ele faz parte da coenzima A, que desempenha um papel importante no metabolismo de carboidratos, gorduras e proteínas.

4. Vitamina B 6 (piridoxina). Por natureza química, a vitamina B 6 é um derivado da piridina. O derivado fosforilado da piridoxina é uma coenzima de enzimas que catalisam as reações do metabolismo de aminoácidos.

5. Vitamina B 12 (cobalamina). A estrutura química da vitamina é muito complexa. Ele contém quatro anéis de pirrol. No centro há um átomo de cobalto ligado ao nitrogênio dos anéis pirrólicos.

A vitamina B 12 desempenha um papel importante na transferência de grupos metil, bem como na síntese de ácidos nucléicos.

6. Vitamina PP (ácido nicotínico e sua amida). O ácido nicotínico é um derivado da piridina.

A amida do ácido nicotínico é parte integrante das coenzimas NAD + e NADP +, que fazem parte das desidrogenases.

7. Ácido fólico (vitamina B c). Isolado de folhas de espinafre (latim folium - folha). O ácido fólico contém ácido para-aminobenzóico e ácido glutâmico. O ácido fólico desempenha um papel importante no metabolismo dos ácidos nucléicos e na síntese de proteínas.

8. Ácido para-aminobenzóico. Desempenha um grande papel na síntese de ácido fólico.

9. Biotina (vitamina H). A biotina faz parte de uma enzima que catalisa o processo de carboxilação (a adição de CO 2 à cadeia de carbono). A biotina é necessária para a síntese de ácidos graxos e purinas.

10. Vitamina C (ácido ascórbico). A estrutura química do ácido ascórbico é próxima das hexoses. Uma característica especial deste composto é a sua capacidade de sofrer oxidação reversível para formar ácido desidroascórbico. Ambos os compostos têm atividade vitamínica. O ácido ascórbico participa dos processos redox do corpo, protege o grupo SH de enzimas da oxidação e tem a capacidade de desidratar toxinas.

^ VITAMINAS LIPOSSOLÚVEIS

Este grupo inclui vitaminas dos grupos A, D, E, K-, etc.

1. Vitaminas do grupo A. A vitamina A 1 (retinol, antixeroftálmica) é próxima em sua natureza química aos carotenos. É um álcool monohídrico cíclico .

2. Vitaminas do grupo D (vitamina anti-raquítica). Em sua estrutura química, as vitaminas do grupo D estão próximas dos esteróis. A vitamina D 2 é formada a partir do ergosterol na levedura, e a vitamina D 3 é formada a partir do 7-de-hidrocolesterol nos tecidos animais sob a influência da irradiação ultravioleta.

3. Vitaminas do grupo E (, , -tocoferóis). As principais alterações com a deficiência de vitamina E ocorrem no sistema reprodutivo (perda da capacidade de gerar um feto, alterações degenerativas nos espermatozoides). Ao mesmo tempo, a deficiência de vitamina E causa danos a uma grande variedade de tecidos.

4. Vitaminas do grupo K. De acordo com a sua estrutura química, as vitaminas deste grupo (K 1 e K 2) pertencem às naftoquinonas. Um sinal característico de deficiência de vitamina K é a ocorrência de hemorragias subcutâneas, intramusculares e outras e coagulação sanguínea prejudicada. A razão para isso é uma violação da síntese da proteína protrombina, um componente do sistema de coagulação sanguínea.

ANTIVITAMINOS

As antivitaminas são antagonistas das vitaminas: Muitas vezes, essas substâncias têm estrutura muito próxima das vitaminas correspondentes e, então, sua ação é baseada no deslocamento “competitivo” da vitamina correspondente de seu complexo no sistema enzimático pelo antivitamínico. Como resultado, uma enzima “inativa” é formada, o metabolismo é interrompido e ocorre uma doença grave. Por exemplo, as sulfonamidas são antivitaminas do ácido para-aminobenzóico. O antivitamínico da vitamina B 1 é a piritiamina.

Existem também antivitaminas estruturalmente diferentes que são capazes de se ligar às vitaminas, privando-as da atividade vitamínica.
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CAPÍTULO 13. HORMÔNIOS

Os hormônios, assim como as vitaminas, são substâncias biologicamente ativas e reguladores do metabolismo e das funções fisiológicas. O seu papel regulador é reduzido à ativação ou inibição de sistemas enzimáticos, alterações na permeabilidade das membranas biológicas e no transporte de substâncias através delas, estimulação ou aumento de vários processos biossintéticos, incluindo a síntese de enzimas.

Os hormônios são produzidos nas glândulas endócrinas, que não possuem ductos excretores e secretam suas secreções diretamente na corrente sanguínea. As glândulas endócrinas incluem a tireóide, paratireóide (perto da tireóide), gônadas, glândulas supra-renais, glândula pituitária, pâncreas e glândulas timo.

As doenças que ocorrem quando as funções de uma ou outra glândula endócrina são perturbadas são consequência de sua hipofunção (secreção hormonal reduzida) ou hiperfunção (secreção hormonal excessiva).

Os hormônios podem ser divididos em três grupos com base em sua estrutura química: hormônios proteicos; hormônios derivados do aminoácido tirosina e hormônios com estrutura esteróide.

^ HORMÔNIOS PROTEÍNICOS

Estes incluem hormônios do pâncreas, glândula pituitária anterior e glândulas paratireoides.

Os hormônios pancreáticos - insulina e glucagon - estão envolvidos na regulação do metabolismo dos carboidratos. Em sua ação, eles são antagonistas entre si. A insulina diminui e o glucagon aumenta os níveis de açúcar no sangue.

Os hormônios hipofisários regulam a atividade de muitas outras glândulas endócrinas. Esses incluem:

Hormônio somatotrópico (GH) - hormônio do crescimento, estimula o crescimento celular, aumenta o nível dos processos biossintéticos;

Hormônio estimulador da tireoide (TSH) - estimula a atividade da glândula tireoide;

Hormônio adrenocorticotrófico (ACTH) – regula a biossíntese de corticosteróides pelo córtex adrenal;

Os hormônios gonadotrópicos regulam a função das gônadas.

^ HORMÔNIOS DA SÉRIE TIROSINA

Estes incluem hormônios da tireoide e hormônios da medula adrenal. Os principais hormônios da tireoide são a tiroxina e a triiodotironina. Esses hormônios são derivados iodados do aminoácido tirosina. Com a hipofunção da glândula tireóide, os processos metabólicos diminuem. A hiperfunção da glândula tireóide leva a um aumento no metabolismo basal.

A medula adrenal produz dois hormônios, adrenalina e norepinefrina. Essas substâncias aumentam a pressão arterial. A adrenalina tem um efeito significativo no metabolismo dos carboidratos - aumenta os níveis de glicose no sangue.

^ HORMÔNIOS ESTERÓIDES

Esta classe inclui hormônios produzidos pelo córtex adrenal e pelas gônadas (ovários e testículos). Por natureza química são esteróides. O córtex adrenal produz corticosteróides, eles contêm o átomo C 21. São divididos em mineralocorticóides, dos quais os mais ativos são a aldosterona e a desoxicorticosterona. e glicocorticóides - cortisol (hidrocortisona), cortisona e corticosterona. Os glicocorticóides têm grande influência no metabolismo de carboidratos e proteínas. Os mineralocorticóides regulam principalmente o metabolismo da água e dos minerais.

Existem hormônios sexuais masculinos (andrógenos) e femininos (estrógenos). Os primeiros são esteróides C 19 - e os últimos C 18. Os andrógenos incluem testosterona, androstenediona, etc., e os estrogênios incluem estradiol, estrona e estriol. Os mais ativos são testosterona e estradiol. Os hormônios sexuais determinam o desenvolvimento sexual normal, a formação de características sexuais secundárias e influenciam o metabolismo.

^ CAPÍTULO 14. FUNDAMENTOS BIOQUÍMICOS DA NUTRIÇÃO RACIONAL

No problema da nutrição, distinguem-se três seções inter-relacionadas: nutrição racional, terapêutica e terapêutico-profilática. A base é a chamada alimentação racional, pois é construída levando em consideração as necessidades de uma pessoa saudável, dependendo da idade, profissão, condições climáticas e outras. A base de uma dieta equilibrada é o equilíbrio e a nutrição adequada. A nutrição racional é um meio de normalizar o estado do corpo e manter a sua elevada capacidade de trabalho.

Carboidratos, proteínas, gorduras, aminoácidos, vitaminas e minerais entram no corpo humano com os alimentos. A necessidade dessas substâncias varia e é determinada pelo estado fisiológico do corpo. Um corpo em crescimento precisa de mais comida. Uma pessoa que pratica esportes ou trabalho físico gasta muita energia e, portanto, também precisa de mais comida do que uma pessoa sedentária.

Na alimentação humana, a quantidade de proteínas, gorduras e carboidratos deve estar na proporção 1:1:4, ou seja, é necessário para 1 g de proteína consumir 1 g de gordura e 4 g de carboidratos. As proteínas devem fornecer cerca de 14% da ingestão calórica diária, as gorduras cerca de 31% e os carboidratos cerca de 55%.

No atual estágio de desenvolvimento da ciência da nutrição, não basta partir apenas do consumo total de nutrientes. É muito importante estabelecer a proporção dos componentes alimentares essenciais na dieta (aminoácidos essenciais, ácidos graxos insaturados, vitaminas, minerais, etc.). O ensino moderno sobre as necessidades humanas de alimentação é expresso no conceito de dieta balanceada. Segundo este conceito, garantir a actividade normal da vida é possível não só fornecendo ao corpo uma quantidade adequada de energia e proteínas, mas também observando relações bastante complexas entre numerosos factores nutricionais insubstituíveis que são capazes de exercer o máximo dos seus efeitos biológicos benéficos. no corpo. A lei da alimentação balanceada baseia-se em ideias sobre os aspectos quantitativos e qualitativos dos processos de assimilação dos alimentos no organismo, ou seja, toda a soma das reações enzimáticas metabólicas.

O Instituto de Nutrição da Academia de Ciências Médicas da URSS desenvolveu dados médios sobre as necessidades nutricionais de um adulto. Principalmente, ao determinar as proporções ideais de nutrientes individuais, é precisamente essa proporção de nutrientes que é necessária, em média, para manter o funcionamento normal de um adulto. Portanto, ao preparar dietas gerais e avaliar produtos individuais, é necessário focar nessas proporções. É importante lembrar que não só a deficiência de fatores essenciais individuais é prejudicial, mas o seu excesso também é perigoso. A razão para a toxicidade do excesso de nutrientes essenciais está provavelmente associada a um desequilíbrio na dieta, que por sua vez leva a uma perturbação da homeostase bioquímica (constância da composição e propriedades do ambiente interno) do corpo e a uma perturbação do funcionamento celular. nutrição.

O equilíbrio nutricional dado dificilmente pode ser transferido sem alterar a estrutura nutricional de pessoas em diferentes condições de trabalho e de vida, pessoas de diferentes idades e géneros, etc. processos metabólicos e sua regulação hormonal e nervosa, é necessário que pessoas de diferentes idades e sexos, bem como pessoas com desvios significativos dos indicadores médios do estado enzimático normal, façam alguns ajustes na apresentação habitual da fórmula nutricional balanceada .

O Instituto de Nutrição da Academia de Ciências Médicas da URSS propôs padrões para

cálculo de dietas ideais para a população do nosso país.

Essas dietas são diferenciadas em relação a três condições climáticas

zonas: norte, centro e sul. Contudo, dados científicos recentes indicam que tal divisão não pode ser satisfatória hoje. Estudos recentes mostram que dentro do nosso país o Norte deve ser dividido em duas zonas: Europeia e Asiática. Estas zonas diferem significativamente umas das outras nas condições climáticas. No Instituto de Medicina Clínica e Experimental do Ramo Siberiano da Academia de Ciências Médicas da URSS (Novosibirsk), como resultado de estudos de longo prazo, foi demonstrado que nas condições do Norte Asiático o metabolismo das proteínas, gorduras, carboidratos, vitaminas, macro e microelementos são reestruturados e, portanto, há necessidade de esclarecer os padrões de nutrição humana, levando em consideração as mudanças no metabolismo. Atualmente, estão sendo realizadas pesquisas em grande escala no campo da racionalização da nutrição da população da Sibéria e do Extremo Oriente. Um papel primordial no estudo desta questão é dado à pesquisa bioquímica.

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MEDICINA DO ESTADO DE KARAGANDA N ACADEMIA DO CÉU

Departamento de Química Geral e Biológica

BIOQUÍMICA FUNCIONAL

(Metabolismo água-sal. Bioquímica dos rins e da urina)

TUTORIAL

Karaganda 2004

Autores: cabeça. departamento prof. LE. Muravleva, Professor Associado T.S. Omarov, professor associado S.A. Iskakova, professores D.A. Klyuev, O.A. Ponamareva, L.B. Aitisheva

Revisor: Professor N.V. Kozachenko

Aprovado em reunião do departamento, pr. nº de 2004.

Aprovado pelo gerente departamento

Aprovado pelo MK das faculdades médico-biológicas e farmacêuticas

pr.№ _datado de __2004

Presidente

1. Metabolismo água-sal

A Tabela 1 (coluna 2) mostra o conteúdo médio de minerais no corpo de um adulto (com base no peso de 65 kg). A necessidade diária média de um adulto para esses elementos é apresentada na coluna 4. Em crianças e mulheres durante a gravidez e lactação, bem como em pacientes, a necessidade de microelementos é geralmente maior.

O metabolismo mineral é controlado por hormônios. Isto se aplica, por exemplo, ao consumo de H 2 O, Ca 2+, PO 4 3-, à ligação de Fe 2+, I -, à excreção de H 2 O, Na +, Ca 2+, PO 4 3 -.

A quantidade de minerais absorvidos dos alimentos geralmente depende das necessidades metabólicas do corpo e, em alguns casos, da composição dos alimentos. Como exemplo da influência da composição dos alimentos, considere o cálcio. A absorção de íons Ca 2+ é promovida pelos ácidos lático e cítrico, enquanto o íon fosfato, o íon oxalato e o ácido fítico inibem a absorção de cálcio devido à complexação e à formação de sais pouco solúveis (fitina).

A deficiência mineral não é um fenômeno raro: ocorre por vários motivos, por exemplo, devido a uma dieta monótona, absorção prejudicada e diversas doenças. A deficiência de cálcio pode ocorrer durante a gravidez, bem como no raquitismo ou na osteoporose. A deficiência de cloro ocorre devido a uma grande perda de íons Cl - com vômitos intensos. Devido ao teor insuficiente de iodo nos produtos alimentares, as condições de deficiência de iodo e o bócio tornaram-se comuns em muitas áreas da Europa Central. A deficiência de magnésio pode ocorrer devido à diarreia ou a uma dieta monótona devido ao alcoolismo. A falta de microelementos no corpo muitas vezes se manifesta como um distúrbio da hematopoiese, ou seja, anemia A última coluna lista as funções desempenhadas no corpo pelos minerais especificados. A partir dos dados da tabela fica claro que quase todos os macroelementos funcionam no corpo como componentes estruturais e eletrólitos. As funções de sinalização são desempenhadas pelo iodo (na composição da iodotironina) e pelo cálcio. A maioria dos microelementos são cofatores de proteínas, principalmente enzimas. Quantitativamente, o corpo é dominado pelas proteínas contendo ferro hemoglobina, mioglobina e citocromo, bem como por mais de 300 proteínas contendo zinco.

2. Regulação do metabolismo água-sal. O papel da vasopressina, da aldosterona e do sistema renina-angiotensina

O estímulo que causa a secreção de ADH é o aumento da concentração de íons sódio e o aumento da pressão osmótica do líquido extracelular.

Existem dois tipos de receptores para ADH - V 1 e V 2. O receptor V 2 é encontrado apenas na superfície das células epiteliais renais. A ligação do ADH a V2 está associada ao sistema adenilato ciclase e estimula a ativação da proteína quinase A (PKA). A PKA fosforila proteínas que estimulam a expressão do gene da proteína de membrana, aquaporina-2. A aquaporina 2 move-se para a membrana apical, acumula-se nela e forma canais de água. Estes fornecem permeabilidade seletiva da membrana celular à água. As moléculas de água difundem-se livremente nas células tubulares renais e depois entram no espaço intersticial. Como resultado, a água é reabsorvida pelos túbulos renais. Os receptores do tipo V 1 estão localizados nas membranas do músculo liso. A interação do ADH com o receptor V 1 leva à ativação da fosfolipase C, que hidrolisa o fosfatidilinositol-4,5-bifosfato para formar IP-3. IF-3 causa a liberação de Ca 2+ do retículo endoplasmático. O resultado da ação do hormônio através dos receptores V 1 é uma contração da camada muscular lisa dos vasos sanguíneos.

A aldosterona, o mineralocorticosteroide mais ativo, é sintetizada no córtex adrenal a partir do colesterol.

A síntese e secreção de aldosterona pelas células da zona glomerulosa são estimuladas pela angiotensina II, ACTH, prostaglandina E. Esses processos também são ativados em altas concentrações de K + e baixas concentrações de Na +.

O hormônio penetra na célula-alvo e interage com um receptor específico localizado tanto no citosol quanto no núcleo.

Nas células tubulares renais, a aldosterona estimula a síntese de proteínas que desempenham diversas funções. Essas proteínas podem: a) aumentar a atividade dos canais de sódio na membrana celular dos túbulos renais distais, promovendo assim o transporte de íons sódio da urina para o interior das células; b) serem enzimas do ciclo do TCA e, portanto, aumentarem a capacidade do ciclo de Krebs em gerar moléculas de ATP necessárias ao transporte ativo de íons; c) ativar a bomba K +, Na + -ATPase e estimular a síntese de novas bombas. O resultado geral da ação das proteínas induzidas pela aldosterona é um aumento na reabsorção de íons sódio nos túbulos do néfron, o que causa retenção de NaCl no organismo.

O principal mecanismo de regulação da síntese e secreção da aldosterona é o sistema renina-angiotensina.

Angiotensinogênio - 2 - globulina produzida no fígado. Serve como substrato para a renina. A renina hidrolisa a ligação peptídica na molécula de angiotensinogênio e cliva o decapeptídeo N-terminal (angiotensina I).

Os principais órgãos-alvo do FNP são os rins e as artérias periféricas.

3. Bioquímica dos rins

A principal função dos rins é remover água e substâncias solúveis em água (produtos finais do metabolismo) do corpo (1). A função de regular o equilíbrio iônico e ácido-base do ambiente interno do corpo (função homeostática) está intimamente relacionada à função excretora. 2). Ambas as funções são controladas por hormônios. Além disso, os rins desempenham função endócrina, estando diretamente envolvidos na síntese de diversos hormônios (3). Finalmente, os rins estão envolvidos no metabolismo intermediário (4), especialmente na gliconeogênese e na quebra de peptídeos e aminoácidos (Fig. 1).

Um volume muito grande de sangue passa pelos rins: 1.500 litros por dia. Desse volume são filtrados 180 litros de urina primária. Em seguida, o volume da urina primária diminui significativamente devido à reabsorção de água, resultando em uma diurese diária de 0,5-2,0 litros.

Função excretora dos rins. O processo de formação da urina

O processo de formação de urina nos néfrons consiste em três etapas.

Ultrafiltração (filtração glomerular ou glomerular). Nos glomérulos dos corpúsculos renais, a urina primária é formada a partir do plasma sanguíneo em processo de ultrafiltração, isosmótica com o plasma sanguíneo. Os poros através dos quais o plasma é filtrado têm um diâmetro médio efetivo de 2,9 nm. Com esse tamanho de poro, todos os componentes do plasma sanguíneo com peso molecular (M) de até 5 kDa passam livremente através da membrana. Substâncias com M< 65 кДа частично проходят через поры, и только крупные молекулы (М >65 kDa) são retidos pelos poros e não entram na urina primária. Como a maioria das proteínas do plasma sanguíneo tem peso molecular bastante elevado (M > 54 kDa) e são carregadas negativamente, elas são retidas pela membrana basal glomerular e o conteúdo proteico no ultrafiltrado é insignificante.

Reabsorção. A urina primária é concentrada (aproximadamente 100 vezes o seu volume original) por filtração reversa da água. Ao mesmo tempo, de acordo com o mecanismo de transporte ativo, quase todas as substâncias de baixo peso molecular são reabsorvidas nos túbulos, principalmente glicose, aminoácidos, bem como a maioria dos eletrólitos - íons inorgânicos e orgânicos (Figura 2).

A reabsorção de aminoácidos é realizada por meio de sistemas de transporte específicos de grupo (transportadores).

Íons cálcio e fosfato. Os íons cálcio (Ca 2+) e íons fosfato são quase totalmente reabsorvidos nos túbulos renais, e o processo ocorre com gasto de energia (na forma de ATP). O rendimento para Ca 2+ é superior a 99%, para íons fosfato - 80-90%. A extensão da reabsorção desses eletrólitos é regulada pelo hormônio da paratireóide (paratirina), calcitonina e calcitriol.

O hormônio peptídico paratirina (PTH), secretado pela glândula paratireoide, estimula a reabsorção de íons cálcio e simultaneamente inibe a reabsorção de íons fosfato. Em combinação com a ação de outros hormônios ósseos e intestinais, isso leva a um aumento no nível de íons cálcio no sangue e a uma diminuição no nível de íons fosfato.

A calcitonina, um hormônio peptídico das células C da glândula tireóide, inibe a reabsorção de íons cálcio e fosfato. Isto leva a uma diminuição no nível de ambos os íons no sangue. Assim, no que diz respeito à regulação dos níveis de iões cálcio, a calcitonina é um antagonista da paratirina.

O hormônio esteróide calcitriol, produzido nos rins, estimula a absorção de íons cálcio e fosfato no intestino, promove a mineralização óssea e está envolvido na regulação da reabsorção de íons cálcio e fosfato nos túbulos renais.

Íons de sódio. A reabsorção de íons Na+ da urina primária é uma função muito importante dos rins. Este é um processo altamente eficiente: cerca de 97% de Na + é absorvido. O hormônio esteróide aldosterona estimula, e o peptídeo natriurético atrial [ANP], sintetizado no átrio, ao contrário, inibe esse processo. Ambos os hormônios regulam o trabalho da Na + /K + -ATPase, localizada naquele lado da membrana plasmática das células tubulares (dutos distais e coletores do néfron), que é lavada pelo plasma sanguíneo. Esta bomba de sódio bombeia íons Na+ da urina primária para o sangue em troca de íons K+.

Água. A reabsorção de água é um processo passivo no qual a água é absorvida em um volume osmoticamente equivalente junto com os íons Na +. No néfron distal, a água só pode ser absorvida na presença do hormônio peptídico vasopressina (hormônio antidiurético, ADH), secretado pelo hipotálamo. ANP inibe a reabsorção de água. ou seja, aumenta a remoção de água do corpo.

Devido ao transporte passivo, os íons cloreto (2/3) e a uréia são absorvidos. O grau de reabsorção determina a quantidade absoluta de substâncias que permanecem na urina e são excretadas do corpo.

A reabsorção de glicose da urina primária é um processo dependente de energia associado à hidrólise de ATP. Ao mesmo tempo, é acompanhado pelo transporte concomitante de íons Na + (ao longo de um gradiente, uma vez que a concentração de Na + na urina primária é maior do que nas células). Aminoácidos e corpos cetônicos também são absorvidos por um mecanismo semelhante.

Os processos de reabsorção e secreção de eletrólitos e não eletrólitos estão localizados em várias partes dos túbulos renais.

Secreção. A maioria das substâncias a serem excretadas do corpo entra na urina através de transporte ativo nos túbulos renais. Essas substâncias incluem íons H + e K +, ácido úrico e creatinina e medicamentos como a penicilina.

Constituintes orgânicos da urina:

A parte principal da fração orgânica da urina consiste em substâncias contendo nitrogênio, os produtos finais do metabolismo do nitrogênio. Uréia produzida no fígado. é um transportador de nitrogênio contido em aminoácidos e bases pirimidinas. A quantidade de uréia está diretamente relacionada ao metabolismo das proteínas: 70 g de proteína levam à formação de ~30 g de uréia. O ácido úrico serve como produto final do metabolismo das purinas. A creatinina, formada pela ciclização espontânea da creatina, é o produto final do metabolismo no tecido muscular. Como a excreção diária de creatinina é uma característica individual (é diretamente proporcional à massa muscular), a creatinina pode ser utilizada como substância endógena para determinar a taxa de filtração glomerular. O conteúdo de aminoácidos na urina depende da natureza da dieta e da eficiência do fígado. Derivados de aminoácidos (por exemplo, ácido hipúrico) também estão presentes na urina. O conteúdo na urina de derivados de aminoácidos que fazem parte de proteínas especiais, por exemplo, a hidroxiprolina, presente no colágeno, ou a 3-metilhistidina, que faz parte da actina e da miosina, pode servir como indicador da intensidade da degradação. destas proteínas.

Os componentes constituintes da urina são conjugados formados no fígado com ácidos sulfúrico e glucurônico, glicina e outras substâncias polares.

Produtos de transformação metabólica de muitos hormônios (catecolaminas, esteróides, serotonina) podem estar presentes na urina. Com base no conteúdo dos produtos finais, pode-se avaliar a biossíntese desses hormônios no organismo. O hormônio proteico coriogonadotrofina (CG, M 36 kDa), formado durante a gravidez, entra na corrente sanguínea e é detectado na urina por métodos imunológicos. A presença do hormônio serve como indicador de gravidez.

Os urocromos, derivados dos pigmentos biliares formados durante a degradação da hemoglobina, dão a cor amarela à urina. A urina escurece durante o armazenamento devido à oxidação dos urocromos.

Constituintes inorgânicos da urina (Figura 3)

A urina contém cátions Na +, K +, Ca 2+, Mg 2+ e NH 4 +, ânions Cl, SO 4 2- e HPO 4 2- e outros íons em pequenas quantidades. O conteúdo de cálcio e magnésio nas fezes é significativamente maior do que na urina. A quantidade de substâncias inorgânicas depende em grande parte da natureza da dieta. Com a acidose, a excreção de amônia pode aumentar bastante. A excreção de muitos íons é regulada por hormônios.

Mudanças na concentração de componentes fisiológicos e o aparecimento de componentes patológicos na urina são utilizados para diagnosticar doenças. Por exemplo, no diabetes, a glicose e os corpos cetônicos estão presentes na urina (Apêndice).

4. Regulação hormonal da formação de urina

O volume da urina e o conteúdo de íons nela contidos são regulados pela ação combinada dos hormônios e pelas características estruturais do rim. O volume de urina diária é influenciado por hormônios:

ALDOSTERONA e VASOPRESSINA (seu mecanismo de ação foi discutido anteriormente).

PARATORMÔNIO - um hormônio da paratireóide de natureza proteína-peptídeo (mecanismo de ação da membrana, através do AMPc) também afeta a remoção de sais do corpo. Nos rins, aumenta a reabsorção tubular de Ca +2 e Mg +2, aumenta a excreção de K +, fosfato, HCO 3 - e reduz a excreção de H + e NH 4 +. Isto se deve principalmente a uma diminuição na reabsorção tubular de fosfato. Ao mesmo tempo, a concentração de cálcio no plasma sanguíneo aumenta. A hipossecreção do hormônio da paratireóide leva a fenômenos opostos - um aumento no conteúdo de fosfato no plasma sanguíneo e uma diminuição no conteúdo de Ca + 2 no plasma.

ESTRADIOL é um hormônio sexual feminino. Estimula a síntese de 1,25-dioxivitamina D 3, aumenta a reabsorção de cálcio e fósforo nos túbulos renais.

Função renal homeostática

1) homeostase água-sal

Os rins estão envolvidos na manutenção de uma quantidade constante de água, influenciando a composição iônica dos fluidos intra e extracelulares. Cerca de 75% dos íons sódio, cloro e água são reabsorvidos do filtrado glomerular no túbulo proximal devido ao mecanismo ATPase mencionado. Nesse caso, apenas os íons sódio são reabsorvidos ativamente, os ânions se movem devido ao gradiente eletroquímico e a água é reabsorvida passiva e isosmoticamente.

2) participação dos rins na regulação do equilíbrio ácido-base

A concentração de íons H + no plasma e no espaço intercelular é de cerca de 40 nM. Isto corresponde a um valor de pH de 7,40. O pH do ambiente interno do corpo deve ser mantido constante, pois mudanças significativas na concentração das corridas não são compatíveis com a vida.

A constância do valor do pH é mantida por sistemas tampão plasmáticos, que podem compensar distúrbios de curto prazo no equilíbrio ácido-base. O equilíbrio do pH a longo prazo é mantido através da produção e remoção de prótons. Se houver perturbações nos sistemas tampão e se o equilíbrio ácido-base não for mantido, por exemplo, como resultado de doença renal ou perturbações na frequência respiratória devido a hipo ou hiperventilação, o valor do pH plasmático ultrapassa os limites aceitáveis. Uma diminuição no valor do pH de 7,40 em mais de 0,03 unidades é chamada de acidose e um aumento é chamado de alcalose.

Origem dos prótons. Existem duas fontes de prótons - ácidos livres dos alimentos e aminoácidos contendo enxofre das proteínas obtidas dos alimentos. Os ácidos, como cítrico, ascórbico e fosfórico, liberam prótons no trato intestinal (em pH alcalino). Os aminoácidos metionina e cisteína formados durante a quebra das proteínas são os que mais contribuem para garantir o equilíbrio dos prótons. No fígado, os átomos de enxofre desses aminoácidos são oxidados em ácido sulfúrico, que se dissocia em íons sulfato e prótons.

Durante a glicólise anaeróbica nos músculos e glóbulos vermelhos, a glicose é convertida em ácido láctico, cuja dissociação leva à formação de lactato e prótons. A formação de corpos cetônicos - ácidos acetoacético e 3-hidroxibutírico - no fígado também leva à liberação de prótons; um excesso de corpos cetônicos leva a uma sobrecarga do sistema tampão plasmático e à diminuição do pH (acidose metabólica; ácido láctico > acidose láctica, corpos cetônicos > cetoacidose). Em condições normais, esses ácidos são geralmente metabolizados em CO 2 e H 2 O e não afetam o equilíbrio de prótons.

Como a acidose representa um perigo particular para o corpo, os rins possuem mecanismos especiais para combatê-la:

a) secreção de H +

Este mecanismo inclui o processo de formação de CO 2 nas reações metabólicas que ocorrem nas células do túbulo distal; depois a formação de H 2 CO 3 sob a ação da anidrase carbônica; sua posterior dissociação em H + e HCO 3 - e a troca de íons H + por íons Na +. Os íons sódio e bicarbonato então se difundem no sangue, tornando-o alcalino. Este mecanismo foi testado experimentalmente - a introdução de inibidores da anidrase carbônica leva ao aumento da perda de sódio na urina secundária e à acidificação das paradas urinárias.

b) amoniogênese

A atividade das enzimas da amoniogênese nos rins é especialmente elevada em condições de acidose.

As enzimas de amoniogênese incluem glutaminase e glutamato desidrogenase:

c) gliconeogênese

Ocorre no fígado e nos rins. A enzima chave do processo é a piruvato carboxilase renal. A enzima é mais ativa em um ambiente ácido - é assim que difere da mesma enzima hepática. Portanto, durante a acidose nos rins, a carboxilase é ativada e as substâncias que reagem com ácidos (lactato, piruvato) começam a se converter mais intensamente em glicose, que não possui propriedades ácidas.

Este mecanismo é importante na acidose associada ao jejum (por falta de carboidratos ou por falta geral de nutrição). O acúmulo de corpos cetônicos, que possuem propriedades ácidas, estimula a gliconeogênese. E isso ajuda a melhorar o estado ácido-base e ao mesmo tempo fornece glicose ao corpo. Durante o jejum completo, até 50% da glicose no sangue é formada nos rins.

Com a alcalose, a gliconeogênese é inibida (como resultado de mudanças no pH, a carboxilase PVK é inibida), a secreção de prótons é inibida, mas ao mesmo tempo a glicólise é aumentada e a formação de piruvato e lactato aumenta.

Função renal metabólica

1) Formação da forma ativa da vitamina D 3 . Nos rins, como resultado da reação de oxidação microssomal, ocorre o estágio final de maturação da forma ativa da vitamina D 3 - 1,25-dioxicolecalciferol. O precursor desta vitamina, a vitamina D 3, é sintetizado na pele, sob a influência dos raios ultravioleta do colesterol, e depois hidroxilado: primeiro no fígado (na posição 25) e depois nos rins (na posição 1). Assim, ao participar da formação da forma ativa da vitamina D 3, os rins influenciam o metabolismo fósforo-cálcio no organismo. Portanto, no caso de doenças renais, quando os processos de hidroxilação da vitamina D 3 são interrompidos, pode ocorrer OSTEODISTROFIA.

2) Regulação da eritropoiese. Os rins produzem uma glicoproteína chamada fator eritropoiético renal (REF ou ERITROPOETIN). É um hormônio capaz de influenciar as células-tronco da medula óssea vermelha, que são as células-alvo do PEF. O PEF direciona o desenvolvimento dessas células ao longo do caminho da esritropoiese, ou seja, estimula a formação de glóbulos vermelhos. A taxa de liberação do PFE depende do fornecimento de oxigênio aos rins. Se a quantidade de oxigênio que entra diminui, a produção de PFE aumenta - isso leva a um aumento no número de glóbulos vermelhos no sangue e a uma melhoria no suprimento de oxigênio. Portanto, nas doenças renais, às vezes é observada anemia renal.

3) Biossíntese de proteínas. Nos rins, ocorrem ativamente os processos de biossíntese de proteínas necessárias para outros tecidos. Alguns componentes são sintetizados aqui:

- sistemas de coagulação sanguínea;

- sistema complemento;

- sistemas de fibrinólise.

- A RENINA é sintetizada nas células do aparelho justaglomerular (AJG) nos rins

O sistema renina-angiotensina-aldosterona atua em estreito contato com outro sistema de regulação do tônus vascular: o SISTEMA KALLIKREIN-KININA, cuja ação leva à diminuição da pressão arterial.

A proteína cininogênio é sintetizada nos rins. Uma vez no sangue, o cininogênio, sob a ação de serina proteinases - calicreínas, é convertido em peptídeos vasoativos - cininas: bradicinina e calidina. A bradicinina e a calidina têm um efeito vasodilatador - reduzem a pressão arterial. A inativação das cininas ocorre com a participação da carboxcatepsina - essa enzima afeta simultaneamente os dois sistemas de regulação do tônus vascular, o que leva ao aumento da pressão arterial. Os inibidores da carboxicatepsina são utilizados para fins medicinais no tratamento de certas formas de hipertensão arterial (por exemplo, o medicamento clofelina).

A participação dos rins na regulação da pressão arterial também está associada à produção de prostaglandinas, que têm efeito hipotensor e são formadas nos rins a partir do ácido araquidônico como resultado de reações de peroxidação lipídica (LPO).

4) Catabolismo proteico. Os rins estão envolvidos no catabolismo de algumas proteínas de baixo peso molecular (5-6 kDa) e peptídeos que são filtrados na urina primária. Entre eles estão os hormônios e algumas outras substâncias biologicamente ativas. Nas células tubulares, sob a ação de enzimas proteolíticas lisossomais, essas proteínas e peptídeos são hidrolisados em aminoácidos, que entram no sangue e são reaproveitados pelas células de outros tecidos.

Características do metabolismo do tecido renal

1. Altos custos de ATP. O principal consumo de ATP está associado aos processos de transporte ativo durante a reabsorção, secreção, bem como à biossíntese de proteínas.

A principal via de produção de ATP é a fosforilação oxidativa. Portanto, o tecido renal necessita de quantidades significativas de oxigênio. A massa dos rins é de apenas 0,5% do peso corporal total e o consumo de oxigênio pelos rins é de 10% da ingestão total de oxigênio. Os substratos para reações de biooxidação nas células renais são:

- ácido graxo;

- corpos cetônicos;

- glicose, etc.

2. Alta taxa de biossíntese de proteínas.

3. Alta atividade de enzimas proteolíticas.

4. Capacidade de amoniogênese e gliconeogênese.

água salina rim urina

Significado médico

componentes patológicos da urina

COMPONENTES

SINTOMA

RAZÕES PARA APARÊNCIA

PROTEÍNA

Proteinúria

Danos ao trato urinário (proteinúria extrarrenal) ou às membranas basais do néfron (proteinúria renal). Toxicose de mulheres grávidas, anemia. A fonte de proteína na urina são principalmente proteínas do plasma sanguíneo, bem como proteínas do tecido renal.

SANGUE

Hematúria

Hemoglobinúria

Os glóbulos vermelhos na urina aparecem na nefrite aguda, processos inflamatórios e traumas no trato urinário. Hemoglobina - para hemólise e hemoglobinemia.

GLICOSE

Glicosúria

Diabetes mellitus, diabetes esteróide, tireotoxicose.

FRUTOSE

Frutosúria

Deficiência congênita de enzimas que convertem frutose em glicose (defeito da fosfofrutoquinase).

GALACTOSE

Galactosúria

Deficiência congênita da enzima que converte galactose em glicose (galactose-1-fosfato uridil transferase).

CORPOS CETÔNICOS

Cetonúria

Diabetes mellitus, jejum, tireotoxicose, traumatismo cranioencefálico, hemorragias cerebrais, doenças infecciosas.

BILIRRUBINA

Bilirrubinúria

Icterícia. O nível de bilirrubina na urina aumenta significativamente na icterícia obstrutiva.

CREATINA

Creatinúria

Em adultos, está associada à conversão prejudicada de creatina em creatinina. Observado na distrofia muscular, hipotermia, condições convulsivas (tétano, tetania).

PRECIPITAÇÃO:

Fosfatos

Oxalatos

uratos

Fosfatúria

Oxalaturia

Uratúria

A precipitação de alguns componentes da urina normalmente pouco solúveis (sais de cálcio e magnésio) leva à formação de cálculos urinários. Isso é facilitado pela alcalinização da urina na bexiga e na pelve renal durante infecções bacterianas crônicas: os microrganismos decompõem a uréia, liberando amônia, o que leva ao aumento do pH da urina. Na gota (acidificação da urina), os cálculos são formados a partir do ácido úrico, que é pouco solúvel em pH inferior a 7,0.

5. Propriedades físico-químicas da urina em condições normais e patológicas

A poliúria é um aumento no volume diário de urina. É observada no diabetes mellitus e no diabetes insipidus, na nefrite crônica, na pielonefrite e na ingestão excessiva de líquidos pelos alimentos.

A oligúria é uma diminuição do volume diário de urina (menos de 0,5 l). É observada em estado febril, com nefrite difusa aguda, urolitíase, intoxicação por sais de metais pesados e consumo de pequenas quantidades de líquidos com alimentos.

Anúria - cessação da produção de urina. Observado em caso de lesão renal por envenenamento, durante estresse (anúria prolongada pode levar à morte por uremia (envenenamento por amônia)

A cor da urina é normalmente âmbar ou amarelo palha, devido aos pigmentos urocromo, urobilinogênio, etc.

Cor vermelha da urina - com hematúria, hemoglobinúria (cálculos renais, nefrite, trauma, hemólise, uso de certos medicamentos).

Cor marrom - com alta concentração de urobilinogênio e bilirrubina na urina (com doenças hepáticas), bem como ácido homogentísico (alcaptonúria devido ao comprometimento do metabolismo da tirosina).

Cor verde - com o uso de certos medicamentos, com aumento da concentração de ácido indoxilsulfúrico, que se decompõe formando índigo (aumento dos processos de putrefação de proteínas no intestino)

A urina normalmente é completamente transparente. A turbidez pode ser causada pela presença de proteínas, elementos celulares, bactérias, muco, sedimentos na urina

A densidade da urina normalmente varia dentro de uma faixa bastante ampla - de 1,002 a 1,035 durante o dia (em média 1.012-1.020). Isso significa que 50 a 70 g de substâncias densas são excretadas na urina por dia. Cálculo aproximado da densidade do resíduo: 35x2,6 = 71 g, onde 35 são os dois últimos dígitos da densidade relativa determinada, 2,6 é o coeficiente. O aumento e a diminuição da densidade da urina durante o dia, ou seja, sua concentração e diluição, são necessários para manter uma pressão osmótica do sangue constante.

A isostenúria é a excreção de urina com densidade constantemente baixa, igual à densidade da urina primária (cerca de 1010), que é observada na insuficiência renal grave e no diabetes insípido.

Alta densidade (mais de 1.035) é observada no diabetes mellitus devido à alta concentração de glicose na urina e na nefrite aguda (oligúria).

O resíduo normal de urina é formado quando está

Em forma de floco - de proteínas, mucoproteínas, células epiteliais do trato urinário

Composto por oxalatos e uratos (sais dos ácidos oxálico e úrico), que se dissolvem quando acidificados.

O pH da urina normalmente varia de 5,5 a 6,5.

O ambiente ácido da urina em uma dieta normal pode ser causado por: 1) ácido sulfúrico formado durante o catabolismo de aminoácidos contendo enxofre; 2) ácido fosfórico, formado durante a quebra de ácidos nucléicos, fosfoproteínas, fosfolipídios; 3) ânions adsorvidos no intestino a partir de produtos alimentícios.

Distúrbios do metabolismo da água (disidria).

Os distúrbios do metabolismo da água incluem hiperidria (superidratação) e hipoidria (hipo e desidratação). Ambos podem ser gerais ou cobrir predominantemente o espaço extracelular ou intracelular (isto é, setor extracelular ou intracelular). Cada forma de disidria se manifesta como hiper, iso e hipotônica. Nesse sentido, podemos falar de hiperidratação intra e extracelular, hiperidratação iso e hipotônica, bem como de hiperidratação intra e extracelular, hiperhidratação iso e hipotônica. As alterações causadas pela interrupção da distribuição de água e electrólitos num sector conduzem invariavelmente a mudanças definitivas noutro.

A desidratação geral (desidratação geral) ocorre nos casos em que menos água é introduzida no corpo do que ela perde no mesmo período de tempo (balanço hídrico negativo). É observada com estenose, obstrução do esôfago (causada por queimaduras, tumores ou outros motivos), peritonite, operações no trato digestivo, poliúria, reposição insuficiente de perdas de água em pacientes debilitados, cólera e em pacientes em coma.

Com a deficiência hídrica, devido ao espessamento do sangue, aumenta a concentração de substâncias densas no plasma, o que leva ao aumento da pressão osmótica. Este último provoca o movimento da água das células através do espaço intercelular para o fluido extracelular. Como resultado, o volume do espaço intracelular diminui.

Os sinais laboratoriais de desidratação geral são aumento do hematócrito, viscosidade sanguínea, hiperproteinemia, hiperazotemia, poliúria.

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