metabolismus termoregulace kůže FSS 2015 zimní semestr Mgr. Jana Javora Přehled a pojmy ÚŽivá hmota je kromě dráždivosti a množivosti charakterizována ještě jedním atributem a to látkovou výměnou – je naprosto nezbytnou podmínkou existence – výstavba, obnova a energie organismu. Ú Ú Jak se přeměňuje v lidském těle potrava? ÚČlověk přijímá v potravě látky, které jsou v průběhu procesu trávení rozkládány na jednodušší látky (monosacharidy, aminokyseliny, mastné kyseliny aj.). Ty mohou dále sloužit buď jako stavební jednotky pro výstavbu nových sloučenin, nebo mohou být v těle dále odbourávány až na oxid uhličitý, vodu a ostatní odpadní látky. Ú ÚUhlík, společně s kyslíkem, se vylučují ve formě oxidu uhličitého (CO2) v procesu dýchání. Vodík společně s kyslíkem se vylučují ve formě vody (H2O), kterou tělo může dále využívat, anebo ji z těla vyloučit. Dusíkaté látky se v lidském těle využijí buď na syntézu jiných potřebných látek (např. na dusíkaté heterocyklické báze) nebo dochází k jejich odbourávání na amoniak (NH3), který je pro lidský organismus jedovatý. V lidském těle je amoniak dále přeměňován na močovinu v močovinovém cyklu (viz Metabolismus bílkovin). Co je metabolismus? ÚMetabolismus je biochemická modifikace chemických sloučenin v buňkách a živých organismech. Jedná se o látkovou (látkový metabolismus) a energetickou (energetický metabolismus) výměnu, příjem a zpracování živin. Metabolismus v sobě zahrnuje přeměny produktů trávení (viz Trávení) na odpadní látky nebo výstavby nových, pro život důležitých sloučenin. Ú ÚLátkový metabolismus zajišťuje stálý transport látek přes buněčnou membránu (viz Transport látek přes membrány), jejich rozklad, zisk stavebních látek či úplný rozklad na látky odpadní. ÚLátkový metabolismus zahrnuje dvě skupiny protichůdných procesů: Ú Látkový metabolismus zahrnuje procesy: Úděje anabolické: tj. ta část metabolismu, při níž se vytvářejí chemicky složitější látky (např. z aminokyselin vznikají bílkoviny); tyto reakce obvykle využívají určitou část energie, neboť se jedná především o reakce endergonické; Ú glukosa-glykogen-(lipogeneze) tuky Ú aminokyselina-bílkovina , cholesterol-hormony a vitamin D Ú Ú Látkový metabolismus zahrnuje procesy: Úděje katabolické: tj. ta část metabolismu, při níž jsou látky rozkládány na z chemického hlediska jednodušší látky (např. rozklad glukosy na vodu a oxid uhličitý); při těchto reakcí obvykle dochází k uvolnění energie, kterou tělo může využít pro reakce anabolické; jedná se především o reakce exergonické: Ú bílkovina-aminokyselina-močovina Ú tuky-mastné kyseliny-glykogen-glukosa-ketony Ú glukoneogeneza Ú Ú Energetický metabolismus zajišťuje uvolňování a spotřebu energie. ÚRozkladem chemických sloučenin jako jsou bílkoviny, lipidy a sacharidy se uvolňuje určitá energie, kterou organismus využívá pro jiné reakce vyžadující energii (pro endergonické reakce). Dalším způsobem využití energie je konání mechanické práce či uvolňování tepla, popřípadě jiná práce (osmotická práce – přenos látek založený na mechanismu aktivního transportu a elektrická práce – energie vynakládaná na bioelektrické jevy, např. šíření vzruchů). Metabolismus energií ÚCelkový energetický metabolismus se rovná součtu energie vydané (práce, teplo) a energie získané (z potravy) Rychlost metabolismu Úcelkově ovlivňují hormony, které koordinují funkce tkání a orgánů (viz Hormony). Hormony jsou produkovány určitými tkáněmi a vyplavovány do krevního oběhu. Krví se dostávají k cílovým orgánům a způsobují tam fyziologické změny, jako je např. řízení metabolických pochodů. ÚProdukce hormonů a činnost enzymů závisí na řadě faktorů jako je věk a pohlaví. Dále záleží na celkovém stavu organismu – jak fyzickém, tak psychickém. Sami si můžeme všimnout, že při intenzivním cvičení (např. plavání) je náš tep značně rychlejší, též frekvence nádechu a výdechu. Při stresu je metabolismus rovněž zvýšen, proto se u stresovaných lidí zvýší rychlost vylučování odpadních látek. Hormonální aktivita tukové tkáně endo1 th?id=I th?id=I bazální metabolismus? Ú zkratka (BM) je přeměna látek probíhající za úplného tělesného i psychického klidu. ÚHodnota bazálního metabolismu se dá změřit a ukazuje, kolik tělo spotřebuje energie za určitou časovou jednotku pro své základní pochody (dýchání, srdeční činnost, činnost lidských orgánů atd.). pracovní metabolismus? ÚS každým výkonem organismu roste též energetická spotřeba, jenž se mění podle druhu činnosti a kolísá podle toho v širokých hranicích. Kromě termínu pracovní metabolismus se též používá termín celkový metabolismus Ú Jak využívá lidské tělo přebytečnou energii? ÚPři nadbytku energie (např. při větším příjmu potravy či nedostatku pohybu) musí tělo energii nějakým způsobem využít, aby se nepřehřálo. Energii organismus využije na tvorbu lipidů, které se ukládají do tukové tkáně, čímž může vzniknout nadváha (otylost). ÚNaopak při nedostatečném příjmu potravy, a tím i nedostatečném příjmu energie musí tělo energii někde získat. Nejdříve jsou použity rezervy glykogenu, které se vyčerpají během několika hodin. Při delším hladovění se organismus převážně orientuje na mastné kyseliny jako na dodavatele energie. Déletrvající hladovění může být příčinou podvýživy. Kde uchovává organismus energii? ÚJe zřejmé, že živé organismy potřebují stále energii, kterou získávají rozkladem potravy. Tuto energii spotřebují na endergonické reakce. ÚEnergii uchovávají v tzv. makroergických sloučeninách, jejichž rozkladem se získává velké množství energie. Typickým příkladem makroergické sloučeniny je tzv. adenosintrifosfát (ATP). Ú 404661aa Cukry – sacharidy zajišťují 50-60% energie Úv krvi a tkáňovém moku cirkuluje glukóza Úzásobní látka glykogen (živočišný škrob) je v játrech a svalové tkáni Úglukosa je hlavní energetický substrát Úkoncentrace glukózy v krvi = glykemie Metabolismus cukrů Úhexozy:(šesti uhlíkový jednoduchý cukr ) Úglukosa, fruktosa (nejrychleji), galaktosa ÚKrebsův cyklus (metabolická dráha sacharidů)vytváří glykogen a mastné kyseliny Úhladina glukozy je pečlivě regulována hormonem inzulin-zajišťuje přesun glukózy z krve do tkání resp.buněk Ú čím vyšší je glykemie tím více se tvoří inzulínu Ú glykemie : 3,5 - 5 mmol/l Inzulin Image2 th?id=H porucha metabolismu cukru Únedostatek inzulínu – diabetes melitus – DM – cukrovka - zvýšená hladina cukru – glykemie - v krvi. Úglukóza není tkáněmi odčerpávána a využita, ani ledviny ji nedokážou zadržet, objevuje se i v moči ÚTerapie: aplikace inzulinu s.c. fyziologická glykemie Úhladina kolísá v souvislosti s příjmem potravy: Úpo jídle stoupá – alimentární hyperglykémie Úpo vysilující námaze, – pokles glukozy – hypoglykemie ÚTemto pokles je registrován a kompenzován hormonálně působením adrenalinu, glukagonu, glukokortikoidy a somatotropním hormonem – vyplavení glukozy z jater, na chvíli, náhlá potřeba.(útěk, obrana) Hlad Úhypoglykemie, hyperinzulinemie Úpokles aminokyselin v plazmě Úpokles teploty krve Únecitlivost hypotalamu k leptinu Úreceptory žaludeční stěny Ú Sytost nechutenství Úhyperglykemie, hypoinzulinemie Úvyšší teplota krve Úreceptory v žaludku Úvyšší hladina leptinu – enzym způsobující ukládání tuků Úvyšší hladiny progestinů - pokles estrogennů nebo testosteronu Ú Tuky - lipidy Úzásobní tuk- energetická rezerva na 3-4 týdny (muž- 70kg-6až7kg, ženy větší podíl) Útuk strukturální – imobilní, obaly buněk, nervová vlákna Ústeroidní- hormony,cholesterol 3,7-5,2mmol/l Úprostaglandiny- k.arachidonová = nenasycené mastné kys. Úkožní maz – vláčnost kůže, baktericidní faktory Úmléčná žláza - mat.mléko=3%tuku-význam pro vývoj buněk kojence Úplazmové lipidy :lipoproteiny,NEMK-20% energie, Tuky - svaly - objem th?id=I th?id=I th?id=I Tuková tkáň ÚZásobárna Triacylglyceridů /TAG/ ÚLipolýza(hormonsenzitivní lipáza) ÚLipomobilizace (hypoglykemie v buňkách) ÚLiponeogeneza (hyperglykemie v buňkách, dostatek glykenu) ÚEnergie z MK se uvolňuje betaoxidací na actetylkoenzym A,ketony , ketoacidoza Metabolismus tuků ÚZdroj :TAG štěpí se na mastné kyseliny a estery cholesterolu ÚMK s krátkým řetězcem do krve a porty ÚMK s dlouhým řetězcem tvoří znovu ÚTAG,tvoří chylomikrony , vstřebávají se do lymfatik, tvoří surfaktant a deponují znovu TAG pro játra ÚLipoproteiny: LDL poskytují cholesterol tkáňovým buňkám Ú Ú Regulace tukových zásob ÚLeptinové receptory : Úv hypotalamu řídí centrum sytosti, tonus sympatiku přes melatoninové receptory (spánek), snižuje hladinu neuropeptidu Y,který zvyšuje parasymatikus a pokles bazální energie ÚV pankreatu sekreci inzulinu ÚV T lymfocytech Ú th?id=I th?id=I Aterosklerosa: ÚHladina lipidů ÚLDL polykané makrofágy se ukládají do cévní stěny jako sklerotické pláty Ú ÚHypertenze Ú ÚBMI ÚChoroby: ICHS, CMP, ICHDKK,AIM, Ú Ú Metabolismus aminokyselin ÚV organismu není zásoba ÚStavební kameny bílkovin ÚKonečným produktem je močovina ÚGlukoneogeneza a lipogeneza ÚEssentiální: lyzin, treonin ÚNeesentiální :ostatní ÚAktivace :androgeny, STH, Thyroxin Minerály ÚVápník Ca : multifunkční extracel.pH.,kost –osmolalita, –napětí svalů ÚFosfor : P fosfátové soli –fosfolipidy, ATP ÚDraslík K : membránový potenciál –rytmus srdce, –napětí svalů Ú Minerály ÚSodík Na extracelulárně ,TK, ledviny, osmosa ÚHořčík Mg intracelulárně –napětí • Ú ÚChloridy Cl –osmosa,pH,HCl ÚMěď Cu –hemoglobin, melatonin ÚŽelezo Fe hemoglubin –myoglobin, cytochromy – Minerály ÚJOD: štítnice ÚMangan: hemoglubin,reprodukce , inzulin ÚKobalt : vitamin B 12 ÚSíra.sulfáty,hornony, vitaminy ÚZinek: chuť,hojení ran, bikarbonát ÚSelen :imunita,hybnost spermií ÚChrom. inzulin Ú Tělní tekutina 60% hmotnosti Ú Ú40% tělesné hmotnosti intracelulární Ú20% tělesné hmotnosti extracelulární –15% mezibuněčná intersticiální –5% krevní plazma Voda 2,5 litru denně ztráty Úmoč 1,5l Ústolice 0,2l Úvýdech - pára O,3l Úkůže - pot 0,5l poruchy vodního hospodářství ÚDEHYDRATACE ÚOSMOLALITA NÍZKÁ ÚAntiDiuretHormon VYSOKÝ ÚNAP NÍZKO ÚHYPOTENZE ÚNÍZKÝ TONUS ÚŽÍZEŃ ÚHYPERHYDRATACE ÚOSMOLALITA VYSOKÁ ÚADH NÍZKý ÚNAP VYSOKO ÚHYPERTENZE ÚOTOKY ÚZVRACENÍ Acidobazická rovnováha ABR ÚKyseliny pH + ÚUhličitá (CO2) ÚMléčná (anaerobní glykolýza) ÚFosforečná, Úsírová ( degradace aminokyselin) ÚZásady pH - ÚBikarbonát ÚRedukovaný hemoglobin ÚMonohydrogenfosfát (ledviny) ÚZtráta CO2 dýcháním ABR pH 7,36-7,48 ÚAlkaloza nad 7,48 zásada ÚRespirační –hysterie,úzkost, poruchy CNS,vysokohorská nemoc Ú renální –nedostatek K Ú zvracení ÚNadměrné užití zásad Ú ÚAcidosa pod 7,36 - kyselina ÚRespirační Ú poškození dých cest,svalú,plic,bronchů,prodloužené míchy ÚRenální selhání ledvin ÚDiabetes hyperglykemie ÚHladovění ÚPrůjmy ÚNadměrný příjem bílkovin Homeostaza Ú = udržování stálosti vnitřního prostředí organismu (/např.těl.teplota, pH, koncentrace iontů, ..) Úje nezbytná pro normální činnost organismu ÚREAKCE NA ZMĚNU: –NERVOVÁ –IMUNITNÍ –NEUROENDOKRINNÍ Ú Nervová soustava- homeostaza ÚČidla (receptory) kůže ,svaly,cévy vnitřní orgány ÚAferentní nervová vlákna ÚCNS ÚMotorická a vegetativní nervová vlákna efektorová (volní a mimovolní odpověď) Ú IMUNITA ÚROZPOZNÁNÍ ÚTOKU ÚROZPOZNÁNÍ AGENS ÚCELKOVÁ NESPECIFICKÁ ODOVĚĎ ÚCELKOVÁ SPECIFICKÁ ODPOVĚĎ ÚPAMĚŤ endokrinní ÚZměna množství látky v tekutině nebo fyzik.stavu (teplo, pH) ÚZměna specifické hormon hladiny ÚZMĚNA NADŘÍZENÉ ŽLÁZY ÚZměna tropinů nebo liberinů nebo statinů ÚÚprava specifické hormonální hladiny ÚÚprava množství látky v tekutině Ú nrd2005-f3 Dusíková bilance ÚDenně člověk vytvoří 20 - 25 g močoviny – dusík přijatý potravou ÚDusíková bilance = ----------------------------- Ú dusík vyloučený močí ÚPozitivní, negativní, vyrovnaná ÚDenně se doporučuje 70 - 90 g bílkovin ÚDobře stravitelné s esenciálními AK ÚŽivočišné bílkoviny jsou plnohodnotné Mikronutriční látky:vitaminy ÚKoenzymy (organická složka enzymů) Ú ÚRozpustné v tucích : ADEK,zásoba v játrech ,lze předávkovat Ú ÚRozpustné v vodě : nejsou zásoby ,přebytek se vyloučí močí Vitaminy ÚHYPOVITAMINIZA ÚVitamin C kurděje ÚVitamin A šeroslepost,infekce, ichtyoza ÚVitamin D rachitis osteomalacie ÚVitamin B 1 beri beri Ú B 3 niacin pelagra dermatitis,demence,diarhoea ÚHYPERVITAMINOZA ÚNení ÚBolesti hlavy, zvracení, hepatosplenomegalie,smrt ÚNechutenství, nausea,žízeň, hypertenze, selhání ledvin Únení Energie ÚUdržení základních funkcí-bazální energetická spotřeba ÚDodatková činnost (svaly) činnostní energetická spotřeba Ú Hodnota spalného tepla živin ÚMnožství energie uvolněné spálením 1g živiny v organismu Ú ÚTuky ………39,9 kJ/g ÚCukry ……….17,2 kJ/g ÚBílkoviny …….23kJ/g Ú Energetická bilance ÚPorovnání denní potřeby s reálným příjmem/energetickou hodnotou potravy / Ú Ú ÚRovnovážná, Únegativní /kachexie/ , Úpozitivní /obezita/ Ú Ú Bazální energetická potřeba ÚSoučet hodnot bazální a Úenergetické Ú ÚVěk ÚPohlaví ÚKonstituce ÚTělesná teplota (1 stupeň-12%) ÚHormonální status Ú Účinnostní ÚPotřeby Ú Úvelmi lehká práce 700kJ ÚLehká práce 900kJ ÚStředně těžká 1800kJ ÚVelmi těžká nad 3000kJ th?id=I anorexia_nervosa_poster-r4f5d0ea5ede34e47969255b7a7293a55_aijw_400 anorexia nervosa Energetická homeostáza ÚRovnováha mezi přijmem a výdejem energie ÚBMI je tělesná hmotnost v kg výška v m ÚNorma: Ženy:19-24 muži:20-25 ÚZásobárna-tuky , informaci o velikosti tukových zásob poskytuje Leptin (proteohormon produkovaný tukovými buňkami) Triacylglyceroly jsou koncentrované sklady energie – jsou bezvodé a plně redukované. Kompletní oxidace 1 g mastných kyselin poskytuje 38 kJ, zatímco sacharidů a proteinů jen 17 kJ. 1 g tuku skladuje 6 x více energie než stejné množství glykogenu. Triacylglyceroly představují asi 11 % hmotnosti. Pokud by takové množství energie skladoval v glykogenu, musel by být o 55 kg hmotnější. Zásoby glykogenu má na 24 hod, zásoby triacylglycerolů na týdny. U savců je hlavním místem akumulace triacylglycerolů cytoplasma adiposních buněk (tukové buňky). Tělesná teplota ÚKolísání diurnální o 0,5stupně 28-43stC Únormotermie 36-37st.C Úsubfebrilie 37-38 st.C, Ú38-40 febrilie Únad 40st.C je hyperpyrexie ÚFyzická práce a cvičení ÚZměna hormonální, thyroxin, prostaglandiny ÚAktivita sympatiku Ú Ú Termoregulace ÚZadní část hypotalamu termoreg.centrum ÚTermostat na 37,1 centrální teploty ÚHypofýza a thyroxin ÚCetrální i periferní termoreceptory ÚChlad-pod 36stC: chladový třes,termoregulační chování Úperiferní vasoconstrikce ÚHypertermie- :pocení,žízeň, termoreg.chování ,periferní Úvazodilatace Ú Ú Ú Temp%20Control%201 Výdej tepla ÚSáláním ÚVedení ÚOdpařování : povrch těla 500ml denně Ú sliznice a dýchací cesty Ú pot 1-3 litry/denně ÚCentralizace oběhu Funkce kůže ÚBariera ÚCitlivost Termorcepce Ú Mechanocepce ÚOchrana tekutin Ú tepla ÚVylučování pocení ÚVstřebávání ÚMetabolismus vitaminu D Kůže ÚPokožka –cutis,keratinocyty, melanocyty, langerhansovy imunitní buňky ,Merkelovy disky pro kontaktní čití ÚŠkára (dermis)- povrchová elastická vrstva ,papliy, kapiláry,receptory kožního čití Ú -hluboká kolagen, tuk, cévy, nervy, mazové a potní žlázy ÚAdnexa -vlasy a chlupy (scapus, radix, folikulus, melanin) -nechty (ungui zrohovatělé buňky pokožky ,tělo a kořen) -kožní žlázy mazové a potní a mléčné ÚPot: 500-1000ml až 10 l/24 hodin ,NaCL, urea,kreatinin, k.močová,aromatické látky ,léky Ú popálení •I. stupeň – kůže je zarudlá, bez otoků, během hojení • se odloupává (hojí se řádově dny) •II. stupeň – rána je krytá puchýřem, který po určité době praská a odhaluje • podkoží (hojí se týdny) •III. stupeň – kůže je bílá, nebolestivá, neboť nervová zakončení jsou zničena • (hojí se týdny až měsíce) •IV. stupeň – tkáň je zuhelnatělá (kůže je zcela zničena) U třetího a čtvrtého stupně lze řicí, že se nezhojí nikdy, neboť jizva se smršťuje, praská a zvláště u rostoucího organismu je často nutné opakovaně operovat. th?id=I Úžeh Úje přehřátí mozku, které se projevuje bolestí hlavy, horečkou a slabostí. ÚÚžeh vzniká účinkem přímého slunečního záření, když člověk tráví příliš mnoho času na slunci bez dostatečné ochrany (např. pokrývka hlavy). ÚVyvolává překrvení mozkových plen. Těžká forma může způsobit otok mozku a následnou smrt. Úpal (siriasis) Úje poškození organismu způsobené nahromaděním tepla v těle. K úpalu dochází, když organismus není schopen za pomoci termoregulace odvést z těla dostatečné množství tepla. Tělo se poté zahřívá a tělesná teplota může překročit 40 °C. Teplo se následně šíří všemi orgánovými soustavami a ohrožuje je. Na mozku se například může vytvořit otok (oedema), může také začít tachykardie srdce nebo může dojít ke snížení krevního tlaku. Vyšší riziko úpalu je u starších osob, osob s onemocněním srdce, osob trpících obezitou a u dětí první pomoc celkově ÚZraněného vyprostíme z dosahu noxy a přerušeníme její účinek (uhašení hořícího oděvu, vypnutí elektrického proudu, přerušení kontkatu mezi postiženým a elektrickým vodičem vhodným nevodivým materiálem atp.) ÚPostiženého uložíme do stabilizované polohy ÚV případě nutnosti zahájíme umělé dýchání a eventuálně srdeční masáž v poměru 30 :2 Ú první pomoc lokálně Popálená místa ochladíme čistou vodou. U dospělých chladíme maximálně v rozsahu 20 % povrchu těla, při popálení obličeje nebo krku chladíme tato místa vždy. Malé děti chladíme do 5 % povrchu těla (opět s výjimkou popálenin obličeje a krku). Lokální ošetření poleptání chemikáliemi Poraněná místa důkladně oplachujeme větším množstvím vody. Důležité je sejmout potřísněné oděvy. Adnexa kožní ÚAndrogeny ÚVlasy androgeny ÚOchlupení androgeny ÚŘasy androgeny, ÚNehty Ú Ú th?id=I th?id=I Kožní buňky ÚKeratinocyty kmenové, dozrávají,napovrchu degenerují ÚMelanocyty zbarvení, fototypy ÚLagerhansovy imunitní buńky ÚMerkelovy hluboká vrstva,kontakt s senzitivním neuronem, dotykové čití Kožní žlázy ÚMazové ÚPotní ÚPachové Úmléčná th?id=I gogus Mléčná žláza ÚEstrogeny růst ÚProgestiny zrání ÚProlaktin sekrece mléka ÚOxytocin kojení ÚRakovina hormonálni antikoncepce déle než 10 let ÚFytoestrogeny soja