Особенности выделительных процессов при мышечной работе у детей разного возраста

Выделительная, или экскреторная система в биологии -- совокупность органов, выводящих из организма избыток воды, продукты обмена веществ, соли, а также ядовитые вещества, попавшие в организм извне или образовавшиеся в нём их возрастные особенности. Строение органов мочевыделительной системы. Она состоит из парных почек, отходящих от них тонких трубок -- мочеточников, мочевого пузыря -- резервуара для временно накапливающейся мочи, и мочеиспускательного канала.

Органы выделения:

Легкие

Печень

Поджелудочная железа

Кожа

Почки

Мочеточник

Мочевой пузырь

Органы выделения и их функции.

Выделительную функцию выполняют многие органы. Так, легкие выводят из организма углекислый газ, пары воды, некоторые летучие вещества, например пары эфира, хлороформа при наркозе, пары алкоголя при опьянении.

Легкие. 

Парный орган дыхания. Лёгкие заложены в грудной полости, прилегая справа и слева к сердцу. Они имеют форму полуконуса, основание которого расположено на диафрагме, а верхушка выступает на 1-3 см выше ключицы. Правое лёгкое состоит из 3, а левое из 2 долей. Ткань лёгкого состоит из пирамидальной формы долек (длиной 25 мм, шириной 15 мм), основание которых обращено к поверхности. В вершину дольки входит бронх, который последовательным делением образует в ней 18-20 концевых бронхиол. Полная ёмкость лёгких равна 5000 смі, жизненная (при максимальном вдохе и выдохе) -- 3500--5000 смі; обычный вдох составляет 500 смі. Лёгкие обильно снабжены чувствительными, вегетативными нервами и лимфатическими сосудами.

* Легкие выводят из организма летучие вещества, например, пары эфира и хлороформа при наркозе, пары алкоголя. Легкие также выводят из организма углекислый газ и пары воды.

Печень.

Печень -- самая массивная железа и самый крупный непарный орган человека (ее средний вес -- полтора килограмма).

Функции печени:

Клетки печени участвуют практически во всех обменных процессах: углеводном, жировом, белковом, водном, минеральном, пигментном, витаминном, гормональном.

1. Через воротную вену в печень идет кровь из всего желудочно-кишечного тракта и селезенки. Полезные вещества, проходя через печень, подвергаются обработке для лучшего усвоения организмом, после чего пополняют запасы в печени либо распределяются дальше через печеночные вены.

2. Печень выполняет функцию фильтра между пищеварительным трактом и большим кругом кровообращения. В зависимости от условий существования человека, качества его питания и других факторов его кровь насыщена в разных пропорциях не только питательными, но и токсичными веществами. Токсины, находящиеся в крови, подвергаются в печени разрушению. Печень не только обезвреживает яды, постоянно образующиеся в результате обменных реакций, но и преобразует их в нетоксичные и даже полезные вещества.

3. Кроме кровеносных сосудов, справляться с ролью надежного фильтра печени помогает сеть желчных капилляров и протоков. В сутки печень производит из отслуживших эритроцитов около одного литра желчи. Желчь нейтрализует кислую пищевую кашицу, переходящую из желудка в двенадцатиперстную кишку, помогает переваривать жиры, способствует нормальному распространению питательных веществ и выведению токсинов из организма.

4. Печень -- настоящий склад питательных веществ. В ее ткани откладываются многие витамины, железо, гликоген (вещество, которое при больших энергетических затратах может очень быстро переходить в легко усваиваемый энергоноситель -- глюкозу). В случае необходимости печень снабжает этими веществами другие органы и клетки. Кроме того, печень -- самый важный резервуар крови, в ней происходит образование и накопление эритроцитов.

5. Печень препятствует распространению в организме возбудителей болезней, защищает нас от инфекций, поддерживает иммунитет организма, а также способствует заживлению ран.

6. Печень обеспечивает нормальный состав крови. Это необходимо для хорошего функционирования мозга. Заболевание печени вызывает изменение состава крови и может привести к нарушению функций мозга, к психическим, умственным нарушениям и нарушениям нормального поведения.

Поджелудочная железа.

Поджелудочная железа является главным источником ферментов для переваривания жиров, белков и углеводов.

Внешнесекреторная функция поджелудочной железы заключается в выделении в двенадцатиперстную кишку панкреатического сока, содержащего ферменты (тирпсин, липазу, мальтозу, лактазу и др.), нейтрализуя тем самым кислое содержимое желудка и непосредственно участвуя в процессе переваривания пищи.

Внутрисекреторная функция поджелудочной железы -это выработка гормонов (инсулина глюкагона и липокоина).

Кожа.

Выделительная функция кожи осуществляется через потовые и сальные железы.

Потовая секреция. Выделяемый на поверхность пот представляет собой раствор поваренной соли (хлорида натрия). Пот содержит 98-99% воды и 1 -2% неорганических и органических веществ. Среди неорганических веществ, кроме хлорида натрия, в поте содержатся хлорид калия, сульфаты, фосфаты, следы железа, цинка, кобальта, олова, магния, меди и др. Органические вещества представлены в основном мочевиной, аммиаком, мочевой кислотой, аминокислотами, кератином.

Химический состав пота аналогичен составу мочи. Он меняется в зависимости от интенсивности работы почек и других факторов. Сам по себе пот не имеет запаха. Типичный специфический запах появляется вследствие бактериального разложения пота. Сальная секреция. Секрет сальных желез выделяется непрерывно в количестве, пропорциональном величине желез, выполняя важную функцию - предохранение кожи от ветра, холода, солнечных лучей, болезнетворных микроорганизмов.

Сальные железы вместе с жиром выделяют некоторые токсические вещества, образующиеся в организме в результате обмена веществ. При наличии токсических веществ в кишечнике секреция сальных желез усиливается. Поэтому при лечении себореи назначают внутрь вещества, адсорбирующие токсины кишечника.

Возрастные и половые факторы отражаются на секреции сальных желез: в детстве она незначительна; в зрелом возрасте усиливается, особенно у мужчин; при старении ослабевает, особенно у женщин. Если тщательно вымыть кожу с мылом или протереть спиртом, деятельность сальных желез усилится и через 3-4 часа восстановится жировая пленка кожи.

Почки.

Органы бобовидной формы, лежащие в задней части брюшной полости по обеим сторонам позвоночника. Размер почки: ширина 6 - 8 см, длина 9 - 12 см, вес 150 грамм. Правая почка обычно расположена на 2--3 см ниже левой. Вогнутый край почки имеет борозду -- ворота почки, через которые проходят мочеточник, нервы, кровеносные и лимфатические сосуды. Снаружи каждая почка одета плотной гладкой эластичной соединительнотканной капсулой. Под капсулой выделяются два слоя: наружный, более темный -- корковое вещество, и внутренний, более светлый-- мозговое вещество. В мозговом веществе различают 15-16 почечных пирамид, разделенных корковым веществом. Верхушки пирамид примыкают к почечным чашкам, которые, сливаясь, образуют почечную лоханку. В нее изливается образующаяся в почке моча.

Основная функция почек заключается в том, чтобы, фильтруя кровь, вывести из нее конечные продукты обмена, излишки воды и натрия, которые затем через другие части мочевыделительной системы будут удалены из организма. Примерно 70% от всего количества выводимых из организма веществ приходится на долю почек. Почки также участвуют в поддержании натриевого баланса в крови, регуляции артериального давления, выработке эритроцитов и многих других процессах.

Состоят почки из структурных фильтрующих единиц - нефронов. В каждом органе их около 1 млн. Нефрон начинается с шаровидной полой структуры - капсулы Шумлянского - Боумена, содержащей скопление кровеносных сосудов, так называемый клубочек. Это образование именуется почечным тельцем. Еще в нефроне есть извилистые и прямые канальцы, а также собирательные трубочки, открывающиеся в чашечки.

По артериям в почки под большим давлением непрерывно поступает кровь, в которой содержатся как питательные вещества, так и ядовитые соединения. И главная задача клубочков состоит в удалении с мочой всего вредного, не допуская при этом потери полезных, нужных для организма веществ. Образовавшаяся в почках моча поступает по мочеточникам в мочевой пузырь, но течет она не под действием силы тяжести, как обычная вода, стекающая вниз по трубам. Мочеточники - это специальные мышечные каналы, которые за счет волнообразных сокращений своих стенок проталкивают мочу вперед небольшими порциями. В месте соединения мочеточника с мочевым пузырем есть сфинктер, который открывается, пропуская мочу, и затем плотно закрывается наподобие диафрагмы в фотоаппарате. По мере поступления мочи в мочевой пузырь его размеры постепенно увеличиваются. Когда орган наполняется, в мозг передаются нервные сигналы и возникает позыв к мочеиспусканию. После этого открывается другой сфинктер, расположенный между мочевым пузырем и мочеиспускательным каналом, и моча под давлением, создаваемым сокращением стенок мочевого пузыря, выводится из организма. Напряжение мышц брюшной стенки создает дополнительное давление. Сфинктеры мочеточников, через которые моча поступает в мочевой пузырь, при мочеиспускании остаются плотно закрытыми, чтобы жидкость не вернулась обратно в мочеточники.

Мочеточники - полые трубки, соединяющие почечную лоханку с мочевым пузырем. Как и почки, они лежат на задней стенке брюшной полости позади брюшины. В мочеточнике выделяют брюшную, тазовую и пузырную части. Последняя расположена в толще мочевого пузыря.

Стенка мочеточника имеет слизистую, мышечную и соединительнотканную оболочку.

Моча по мочеточнику продвигается благодаря перистальтическому сокращению гладкой мышечной ткани его стенки.

Основная функция - проведение мочи от почек к мочевому пузырю

Проведение мочи осуществляется за счет непроизвольных перистальтических (ритмичных волнообразных) сокращений мышечной оболочки стенок мочеточников.

Каждые 15 -- 20 секунд поочередно из мочеточников моча поступает в полость мочевого пузыря порциями.

Мочевой пузырь - это полый орган, куда непрерывно порциями стекает моча из мочеточников. Он расположен в малом тазу, за симфизом. Кроме двух отверстий мочеточников в пузыре есть третье - внутреннее отверстие мочеиспускательного канала, через которое периодически опорожняется пузырь. Стенка его имеет три оболочки: слизистую (с подслизстой основой), мышечную и соединительнотканную. По мере наполнения пузыря, емкость которого равняется примерно 0,5 литра, стенка его растягивается, а складки слизистой оболочки расправляются. Сокращение гладкой мышечной ткани при открытом отверстии в мочеиспускательный канал способствует опорожнению мочевого пузыря. Всего мочевой пузырь у разных людей может удерживать от 500 до 700 мл мочи. При максимальном заполнении мочевого пузыря человек ощущает острый позыв помочиться.

2. Возрастные особенности органов выделения

выделение орган ребенок железа

Почки и мочевыводящие пути сформированы и развиты достаточно хорошо, но в первые несколько дней функция их снижена (число мочеиспусканий до 5--6 в сутки). Начиная со 2-й недели: почки начинают работать более интенсивно, частота мочеиспусканий достигает 20--25 в сутки. Во многом это объясняется тем, что мочевой пузырь новорожденного имеет небольшой объем, а стенки его еще недостаточно растяжимы.

У новорожденного мочеточники имеют извилистый ход. Длина мочеточника достигает 5-7см. К 4 годам длина его увеличивается до 15см. Мышечная оболочка в раннем детском возрасте развита слабо.

Мочевой пузырь у новорожденных веретенообразный, у детей первых лет жизни - грушевидный. В период второго детства (8-12 лет) мочевой пузырь яйцевидный.

Вместимость мочевого пузыря у новорожденных 50-80мл, к 5 годам 180мл, а после 12 лет - 250мл.

У новорожденного циркулярный мышечный слой в стенах пузыря выражен слабо, слизистая оболочка развита хорошо.

Верхушка мочевого пузыря у новорожденных достигает половины расстояния между пупком и лобковым синфезом. В возрасте 1-3 лет дно мочевого пузыря расположено на уровне верхнего лобкового симфиза. У подростков дно пузыря находится на уровне середины, а в юношеском возрасте - на уровне нижнего края лобкового симфиза. В дальнейшем происходит опускание дна мочевого пузыря, в зависимости от состояния мышц мочеполовой диафрагмы.

Почки детей отличаются от почек взрослых размерами и массой. Они относительно больше - у новорожденных их масса составляет примерно 1/100 - 1/125 массы тела, а у взрослых - 1/200 - 1/225.

Почки с возрастом расти и развиваться, наиболее интенсивно этот процесс протекает на первом году жизни.

В течение первого года жизни мочеиспускание непроизвольное. В дальнейшем по мере созревания центральных нервных регуляторных механизмов и воспитания акт мочеиспускания становится произвольным.

3. Роль выделительных процессы при мышечной работе у детей

Изменения внутренней среды, происходящие во время мышечной работы, требуют напряжения механизмов гомеостаза. Поскольку при нагрузке обменные процессы ускоряются во много раз, во столько же раз больше образуется разнообразных продуктов, подлежащих удалению из организма, а также метаболической воды. Одновременно резко увеличивается температура тела, поскольку вся энергия, освободившаяся в клетках и не превращенная в механическую работу, преобразуется в тепло, и это тепло нагревает организм. Учитывая, что в режиме МПК человек вырабатывает около 1200-1500 Вт энергии, и лишь 1/5 ее часть реализуется в виде механической работы, можно себе представить, как быстро нагрелся бы организм, если бы не работали системы терморегуляции. Расчет показывает, что за 4 минуты спортивного бега на дистанцию 800 м (это как раз примерно соответствует режиму МПК) температура человека должна была бы увеличиться почти на 60 градусов, то есть практически дойти до точки кипения.

Терморегуляция при мышечной работе. Самым эффективным способом теплоотдачи служит испарение влаги. Значительная часть тепла удаляется из организма при дыхании, так как выдыхаемый воздух всегда насыщен паром. Для большинства млекопитающих, покрытых шерстью, это - главный, если не единственный, способ борьбы с перегревом. У человека, однако, есть еще один, не менее эффективный способ: потоотделение. Отсутствие волосяного покрова на коже человека способствует эффективному испарению пота, что позволяет удалять около 80% избыточного тепла. Кроме того, раскрытие кожных сосудов и приток к ним горячей крови из внутренних органов (покраснение кожи) также способствует ускоренному теплообмену между организмом и окружающей средой. У животных эти процессы тоже, разумеется, происходят, но их эффективность существенно ниже. Впрочем, самые эффективные режимы теплоотдачи имеют морские млекопитающие - моржи, тюлени, киты и дельфины, поскольку вода обладает огромной теплоемкостью и забирает все избыточное тепло очень быстро и эффективно. Это, кстати, относится и к пловцам.

Как отмечалось выше, по мере увеличения мощности нагрузки увеличивается частота дыхания и дыхательный объем. Это позволяет в несколько раз увеличивать количество удаляемой из организма влаги, а вместе с ней - и тепла. Однако этого становится недостаточно, когда к энергообеспечению подключаются менее экономичные анаэробные источники. Обычно при нагрузке, соответствующей анаэробному порогу, резко активируется потоотделение. Если же и этого становится недостаточно, то происходит отказ от работы.

Скорость потоотделения зависит от количества и активности потовых желез, от нервной и гормональной регуляции их деятельности. Установлено, что с возрастом у детей количество потовых желез постепенно увеличивается. Это обеспечивает существенно большее потоотделение у старшеклассников по сравнению с младшими школьниками при сопоставимых по мощности нагрузках. Эти различия следует учитывать при оценке степени воздействия нагрузки на организм. Отсутствие обильного потоотделения у 7-8-летних детей ещё не означает, что для них заданная нагрузка не представляет больших трудностей. И напротив, обильный пот у 16-17-летних юношей может сочетаться с большой выносливостью к соответствующей нагрузке. Юноши потеют значительно сильнее, чем девушки, даже при одинаковой нагрузке.

Более низкая активность потоотделения у детей младшего возраста позволяет им при физической нагрузке избегать возникновения дегидратации, т.е. потери организмом слишком большого количества воды. Дегидратация неблагоприятно сказывается на всех сторонах жизнедеятельности, резко снижает работоспособность, уменьшает функциональные возможности центральной нервной системы, вызывает повышенную активность анаэробных механизмов энергообеспечения. Дети младшего возраста значительно чувствительней к дегидратации, чем старшеклассники и взрослые.

Особенности выделительной функции при мышечной работе. В процессе потоотделения наряду с влагой и теплом из организма удаляются и многие другие продукты обмена веществ, в частности мочевина, минеральные соли и др. В то же время, активность почек также существенно возрастает.

Кровоток через почки при мышечной работе увеличивается, скорость выведения таких веществ, как мочевина и креатинин, также возрастает. Однако, при обильном потоотделении механизмы волюморегуляции (регуляции объема крови), управляемые из нервных центров в продолговатом мозге, тормозят образование мочи. Поэтому потоотделение и мочеотделение при нагрузке взаимно влияют друг на друга, как механизмы, призванные решать одну и ту же задачу: удаление из организма ненужных веществ и поддерживание нормального баланса необходимых солей. Избыточно выделяющиеся при мышечной работе соли должны быть в кратчайший срок вновь введены в организм (с пищей, минеральной водой, соками и т.п.), в противном случае не исключаются судороги, обмороки и другие расстройства.

Функция печени. Ещё одним органом, играющим важнейшую роль в поддержании постоянства внутренней среды организма, является печень. При физической нагрузке целый ряд функций печени активируется. Во-первых, депонированная в печени кровь поступает в кровеносное русло, вовлекаясь в общий кровоток и способствуя тем самым ускорению транспорта кислорода и питательных веществ. Во-вторых, при напряженной мышечной работе печень может отчасти служить источником углеводов для работающих мышц, мозга и других органов. В-третьих, при длительной работе высокой мощности активируется функция детоксикации, то есть обезвреживания тех веществ, которые могут быть вредны или ядовиты для клеток тела. Вредных метаболитов в процессе мышечной работы образуется существенно больше, чем в покое, поэтому детоксикационная функция печени при нагрузке напряжена. Она требует значительных затрат энергии, что приводит к интенсификации обменных процессов в печени. Поскольку весь энергетический запрос печени может покрываться только за счет окислительного фосфорилирования, эта функция печени должна быть обеспечена значительным добавочным потреблением кислорода. В то же время, образование желчи в печени при мышечной работе, как и некоторые другие её функции, тормозятся. Тем не менее, суммарная метаболическая активность печени при напряженной физической работе может возрастать в 1.3-1.5 раза. При физическом утомлении иногда наблюдаются болевые ощущения в области печени. Точная их причина неизвестна, но в любом случае боль - это сигнал организму о некотором неблагополучии. Дети до 8-9 лет обычно не доходят до такой стадии утомления, тогда как после достижения этого возраста жалобы на боль в правом подреберье во время или после напряженной нагрузки у детей довольно часты.

Желудочно-кишечный тракт. Деятельность желудочно-кишечного тракта при физической нагрузке, как правило, угнетается. Это выражается в снижении активности гладкой мускулатуры кишечника, а также в снижении секреции пищеварительных желез. Влияние вегетативной нервной системы на желудочно-кишечный тракт в процессе работы и после её окончания бывает весьма велико. Нередко, особенно у подростков в период полового созревания, в восстановительном периоде после нагрузки наблюдается фаза гиперактивации парасимпатического отдела вегетативной нервной системы, который был подавлен в течение всего времени выполнения нагрузки, так как мышечная работа требует значительной активации симпатического отдела. Это может проявляться (особенно после длительной и напряженной мышечной работы, такой, как в беге на 800 и 1,500 м) в вегетативных расстройствах: побледнении, холодном поте, головокружении, тошноте. Особенно часто подобные неблагоприятные реакции наблюдаются при резкой остановке после работы. Поэтому рекомендуется не прекращать работу сразу, а в течение нескольких минут в восстановительном периоде продолжать движения произвольного характера в режиме умеренной нагрузки. Полезно также после такой работы принять раствор углевода (чай с сахаром и лимоном; кока-кола или пепси не дадут эффекта, поскольку они не содержат натуральный сахар), что препятствует развитию гипогликемии. Систематические занятия физическими упражнениями позволяют организму адаптироваться, что проявляется в снижении чувствительности желудочно-кишечного тракта и пищеварительной системы в целом к тормозящему воздействию интенсивной нагрузки. Более того, у подростков, занимающихся силовыми видами спорта, резко активируется желудочная секреция, способствующая усвоению белков (А.А. Плешаков). Это необходимо организму для построения новых мышечных волокон. Прекращение занятий спортом ведет к постепенной нормализации уровня и структуры желудочной секреции.

Заключение