апетиту, відмови від їжі, схуднення і загибелі. Необхідність надходження мінеральних солей пояснюється тим, що організм постійно втрачає деяку кількість їх із сечею, калом і потом. В організмі найбільше міститься натрію, калію, кальцію, фосфору, сірки, іонів хлориду, відносно небагато — магнію, заліза, йоду. До мікроелементів (тобто елементів, що містяться в мінімальній кількості) належать кремній, фтор, мідь, кобальт, марганець, бром, цинк, миш’як, алюміній і натрій. Значення натрію в обміні речовин визначається, головним чином, його участю в підтримці осмотичного тиску біологічних рідин, а також у регуляції кислотно-лужної рівноваги. Його роль у регуляції кислотно-лужної рівноваги, рН крові та інших позаклітинних рідин визначається тим, що натрій входить до складу буферних систем, зокрема визначає лужний резерв крові — концентрацію бікарбонату плазми.
На рівні клітин здійснюється постійний обмін натрію між внутрішньоклітинною і позаклітинною рідинами: оскільки в клітинах міститься значно менше натрію, ніж у позаклітинній рідині, відбувається дифузія його в клітинах в силу градієнта концентрацій. Однак іони, що проникли в клітину, швидко виводяться назад у позаклітинну рідину, тобто проти градієнта концентрації. Цей процес транспорту натрію є активним, він відбувається за рахунок енергії розпаду аденозинтрифосфорної кислоти. Внаслідок цього в позаклітинній рідині завжди зберігається значно більша кількість натрію, ніж всередині клітин. Таким чином, натрій бере участь у здійсненні потенціалу дії клітин. Порушення обміну натрію спричинює вторинні зміни водообміну. Так, при надлишковому надходженні чи затримці натрію в організмі (при підвищеній секреції альдостерону) спостерігається розвиток набряків.
Зменшення його вмісту в крові (гіпонатріємія), що нерідко виникає внаслідок важкої фізичної роботи та в умовах високої температури навколишнього середовища, може призвести до зменшення об’єму циркулюючої крові, внаслідок чого порушується кровообіг.
Основний катіон внутрішньоклітинної рідини — К+, тимчасом як у позаклітинній рідині концентрація його менша. Тому його перехід з позаклітинної рідини в клітини відбувається проти градієнта концентрації, тобто активно, з витратою енергії. Цей процес активується інсуліном. Транспорт натрію і калію через клітинні мембрани лежить в основі виникнення процесу збудження. В зв’язку з цим обмін калію має велике значення для скорочення м’язів і нервової діяльності. У водообміні калій виступає як антагоніст натрію: натрій легко затримується в організмі й затримує воду; калій легко виводиться нирками, внаслідок чого діурез збільшується. При значних порушеннях вмісту калію в позаклітинній рідині порушується збудливість і скорочувальна функція серцевого м’яза.
Обмін кальцію і фосфору взаємозалежні, оскільки вони утворюють нерозчинні комплексні солі, що входять до складу кісток скелета.
299
Уявлення про біологічну роль кальцію, особливо його іонізованої форми (Са2+), були значно поширені в останні десятиріччя. Встановлено, що Са2+ є основою мінерального компонента кісток (оксіапатиту), необхідний для згортання крові, відіграє основну роль у стабілізації клітинних мембран, бере участь у механізмах синаптичної передачі, нер- вово-м’язової провідності, м’язовому скороченні, займає ключову позицію в регуляції активності багатьох ферментів. Останніми роками доведено, що Са2+ необхідний для здійснення секреторного процесу як у екзокринних залозах (шлункові й підшлункова), так і ендокринних (гіпофіз, надниркові залози тощо).
Вміст кальцію у плазмі крові людини належить до тонко регульованих біологічних констант, коливається у межах 8–11 мг% (4–5,5 мекв/л). Зменшення концентрації кальцію до 4,5 мг% веде до виникнення тетанічних судом. На відміну від одновалентних іонів, що знаходяться в біологічних рідинах головним чином в іонізованому стані, близько половини кальцію плазми зв’язана з білками. Між білковозв’язаним та іонізованимкальцієм підтримується динамічна рівновага, щозрушується при зміні стану організму. До клітин проникає іонізований кальцій — Са2+, де він локалізується головним чином у мітохондріях, саркоплазматичному ретикулумі та рибосомах. Депо кальцію служить кістка. У дорослої людини в кістках скелета резервовано близько 1 кг кальцію. Поповнення резерву кальцію відбувається за рахунок введення його з їжею й всмоктування з кишечнику під впливом вітаміну D. Виділення кальцію з організму відбувається через шлунково-кишковий тракт і нирки. Гормональна регуляція здійснюється кальцитоніном і паратгормоном.
Кількість кальцію і фосфору в плазмі крові взаємозумовлена: підвищення рівня кальцію супроводжується зниженням концентрації фосфору і навпаки. У зв’язку з цим добуток величин (Са × Р) у плазмі крові завжди постійний. Біологічна роль фосфатів визначається насамперед тим, що вони є донаторами фосфору для синтезу макроергічних з’єднань (аденозинтрифосфат, гуанозинтрифосфат). У формі неорганічних з’єднань (Na2HPO4 i NaH2PO4) фосфор бере участь у регуляції кислот- но-лужної рівноваги організму.
Залізо, магній і мікроелементи необхідні для забезпечення специфічних функцій. Так, залізо входить до складу дихальних ферментів, гемоглобіну і, отже, визначає дихання клітини і зв’язування молекулярного кисню. При недостачі магнію збільшується вміст калію в плазмі й підвищується відкладення кальцію в стінках артерій, міокарді, нирках.
Мідь необхідна для синтезу гемоглобіну, деяких ферментів. Кобальт входить до структури вітаміну В12, необхідного для нормального дозрівання еритроцитів. Синтез деяких найважливіших ферментів організму може здійснюватися лише за участі цинку, марганцю і молібдену. Йод — найважливіша складова частина гормонів щитоподібної залози. Добові потреби мінеральних речовин подано в табл. 58.
300
Баланс мінеральних речовин залежить від віку. У дитинстві та в молодості вміст більшості неорганічних сполук менший, ніж у дорослих (вікова мінералізація організму). Особливе значення має обмін Са і Р. Підвищуються вимоги до їх надходження в організм дітей до 1 року, через посилене утворення кісткової тканини.
Не менше значення ці елементимаютьівпохиломувіці. Вціроки необхідно збагачувати раціон кальцієм і фосфором (найкраще через молоко та молочні продукти), щоб запобігти некомпенсованим витратам цих елементів у кістковій тканині.
Вміст кухонної солі варто знижувати у раціоні людей похилого віку в зв’язку з додаванням продукції мінералокортикоїдів у надниркові залози.
Таблиця 58
Добова потреба в мінеральних речовинах
Хімічний |
Кількість, |
елемент |
ммоль |
|
|
Na+ |
130 |
Cl- |
130 |
K+ |
75 |
P+ |
26 |
Ca2+ |
20–30 |
Мg2+ |
10–15 |
S2- |
30–40 |
Fe |
170–180 |
Сu |
30–80 |
F |
50 |
Zn |
130–300 |
Со |
2–4 |
І |
1–3 нмоль |
|
|
Регуляція водно-сольового обміну
Нервово-рефлекторний механізм регуляції здійснюється за допомогою гіпоталамічного центру спраги (водний центр), серед нейронів якого є осморецептори. Припускають, що аналогічно «харчовому центру» існує «водний центр» — сукупність нейронів у різних відділах головного мозку, в тому числі й у корі великих півкуль, який регулює водносольовий баланс і регулює не тільки механізм постачання води й неорганічних речовин, але й поведінку людини, спрямовану на задоволення потреби у воді та неорганічних речовинах.
Гормональна регуляція
1.Глюкокортикоїди впливають на переміщення іонів через клітинну мембрану. При їх недостачі зменшується вміст натрію і хлору в плазмі крові та об’єм плазми, у клітинах накопичується натрій і вода, тому що послаблюється робота натрій-калієвого насоса через зменшення активності натрій-калієвої АТФази.
2.Альдостерон активізує зворотні всмоктування натрію в канальцієвій системі нирок. Стимуляція його секреції відбувається під впливом ангіотензину ІІ при зменшенні об’єму позаклітинної рідини.
301
Улітніх людей і людей похилого віку послаблюється реакція кіркової речовини надниркових залоз на АКТГ, тому синтез гормонів кіркової речовини знижений, крім того, що синтез АКТГ передньої частки гіпофіза в старості знижується.
3.Вазопресин підсилює реабсорбцію води за рахунок підвищення проникності канальцевих стінок для води. Його секреція стимулюється підвищенням осмотичного тиску позаклітинної рідини. У немовлят і в літніх людей у плазмі крові мало міститься АДГ, тому що його синтез нейрогіпофізом знижений.
4.Пролактин регулює рух води через амніотичну мембрану, сприяючи збереженню сталості водно-сольового складу амніотичної рідини.
Унирках наявні рецептори пролактину. Це свідчить про його участь у регуляції ниркових механізмів, екскреції води й електролітів.
Розвиток системи виділення в онтогенезі
Виділення є невід’ємною частиною обміну речовин та енергії. Воно спрямоване на підтримку сталості внутрішнього середовища організму і тому може бути представлене як функціональна система, кінцевим пристосувальним результатом якої є виділення з організму продуктів життєдіяльності. Виділення здійснюється шкірою, нирками, легенями, шлунково-кишковим трактом та іншими органами.
Шкіра
Функції шкіри:
1.Захисна — шкіра захищає від механічних, фізичних, хімічних і інших впливів. Меланін шкіри захищає від ультрафіолетових променів.
Удітей раннього віку захисна функція шкіри слабкіша, ніж у дорослих, через морфологічну недосконалість, слабкий розвиток рогового шару, малий вміст меланіну.
2.«Депо крові» — у шкірі дорослого; може бути задепоновано близько 1 літра крові.
3.Чутливий орган, тому що містить велику кількість рецепторів (тактильних, вібраційних, теплових, холодових, больових, рецепторів тиску), що є периферичними відділами низки аналізаторів (температурного, больового, тактильного). На 1 см2 шкіри знаходиться 2 теплових, 12 холодових, 25 тактильних (дотичних) і 150 больових рецепторів.
У літньому і старечому віці різні види чутливості шкіри мають тенденцію до зниження, починаючи з 30 років.
4.Бере участь у диханні: через шкіру виділяється 10 % СО2, що утворився внаслідок метаболізму, і поглинається 1–1,5 % споживаного кисню. Дихальна функція шкіри у дітей виражена краще, ніж у дорослих. Це забезпечується розвинутою сіткою кровоносних судин (мікроциркуляторною сіткою) і тонким шаром епідермісу. Забруднення шкіри ди-
302
тини виключають її з акту дихання, що негативно впливає на самопочуття дитини.
5.Бере участь у регуляції температурного гомеостазу. Тепловідда-
ча у немовлят через шкіру в 2,5 разу інтенсивніша, ніж у дорослих.
6.Всмоктувальна — полягає у всмоктуванні шкірою речовин через пори, що знаходяться на шкірі. У дітей ця функція виражена сильніше, ніж у дорослих і особливо у старих, тому використання для дітей кремів
імазей повинне бути обережним, бо вони можуть мати токсичну дію.
7.Інформаційна — здійснюється за допомогою зон Захар’їна — Геда
ібіологічно активних точок шкіри (БАТ).
8.Синтетична — у шкірі синтезуються ферменти, біологічно активні речовини (гістамін та ін.); під впливом ультрафіолетових променів у шкірі утворюється пігмент меланін, антирахітичний вітамін D3 та ін.
9.Обмін речовин за рахунок метаболічних процесів, що відбуваються у шкірі. При цьому інтенсивність метаболічних процесів у шкірі з віком знижується, що проявляється зменшенням споживання кисню шкірою і обміном енергії за рахунок тепловіддачі.
10.Бере участь в обміні води, через те що є, по-перше, депо води, подруге, очищає організм від ендо- і екзотоксинів за рахунок потовиділення (очисна потогінна дія при лихоманці, при отруєннях або мимовільно, або за допомогою потогінних ліків), по-третє, звільняє організм від надлишку води (27 % води виводиться з потом).
11.Видільна функція — її виконують сальні залози, у жінок — молочні залози, потові залози дублюють функції нирок.
12.Шкіра єдепо жиру завдяки підшкірній клітковині в різних місцях тіла, яка у дітей розвинута неоднаково. Вона добре розвинута на сідницях і підошвах. У немовлят підшкірна жирова клітковина добре виражена на щоках (жирові клубочки Біша), кінцівках, спині, грудях, менше на животі і складається з бурого жиру. Головною функцією бурої жирової тканини є утворення тепла. З віком жирова тканина втрачає свої теплоутворюючі функції.
Упроцесі голодування спочатку витрачається біла жирова тканина, а потім бура.
Удітей підшкірний жировий шар становить 12 % від маси тіла, у дорослих — 5 %.
Пренатальний період розвитку шкіри
На ранніх стадіях ембріогенезу шкіра має один шар клітин епітелію. У терміні 5–7 тиж внутрішньоутробного розвитку з’являється другий шар — внутрішній, базальний, з якого в подальшому розвиваються зернистий, склоподібний, роговий. На підошвах у 32–34 тиж з’являються шкірні борозни, на 40-му тижні вся шкіра стопи покрита борознами.
Починаючи з 20-го тижня, шкіра покривається пушковим волоссям, що з 33-го тижня поступово зникає, спочатку на обличчі, потім на ту-
303