Текст книги "Физиология почек глазами физика"

Физиология почек глазами физика
Владимир Стариков
Александр Владимирович Стариков

© Владимир Стариков, 2023

© Александр Владимирович Стариков, 2023

ISBN 978-5-0060-0446-7

Создано в интеллектуальной издательской системе Ridero

«Уважаемый читатель, все утверждения в книге, носят информативный характер. Беременным женщинам, а также лицам, имеющим проблемы со здоровьем, настоятельно рекомендуется проконсультироваться со своим лечащим врачом перед тем, как начать приём любых натуральных препаратов, пищевых добавок или соблюдения какой-либо диеты. Авторы и издатели не несут никакой ответственности, за неправильное использование предоставленной в книге информации».

Уменьшение интенсивности кровотока в почках человека начинается очень рано, начиная с 15 лет, когда о старости нет даже речи? Согласно медицинским исследованиям, на графике расхода крови через почки, видно, что, начиная с 15-ти летнего возраста начинается неуклонное снижение расхода крови по логарифмической кривой и принимает минимальные значения в 90 летнем возрасте (Рис – 1). В «Руководстве по геронтологии», под редакцией Д. Ф. Чеботарёва, 1978 г, отмечается: «В зрелом возрасте с 30 лет, у всех людей (мужчин и женщин) закономерно начинает неуклонно снижаться фильтрация почек». Что происходит и почему, закономерно (в логарифмической зависимости), повышается гидравлическое сопротивление в сосудистой сети почек, значительно превышающее сопротивление в общем сосудистом русле стареющего организма! Спрашивается, почему именно с 15 лет, когда о старости и думать рано, у молодых людей вдруг начинает снижаться кровоток через почки? Всё это, по меньшей мере очень странно, если не сказать – катастрофично! Учёные от медицины, только констатируют этот таинственный факт, но, причину патологии так и не объясняют?

В бесспорно точной науке – гидравлике, существует строгий закон: «Критерий гидравлической надёжности», согласно которому все параллельные циркуляционные кольца, при расчётном расходе жидкости через них, должны иметь одинаковое гидравлическое сопротивление! Если этот критерий надёжности нарушить и хоть одно циркуляционное кольцо подключить в схему с меньшим чем расчётное сопротивление то, во всей схеме нарушится циркуляция жидкости. Например, для схемы теплоснабжения жилого многоквартирного дома один собственник квартиры (Николай), решил усилить проток теплоносителя через отопительные приборы своей квартиры и сделал реконструкцию. Он увеличил диаметр проходного сечения трубопроводов, по которым поступает вода на отопительные приборы. Сказано, сделано! В квартире Николая все радиаторы (отопительные приборы), заработали отлично и, в квартире стало тепло. Жена была очень рада! Но, вскоре этот дом стало лихорадить. На улице мороз, а во многих квартирах этого дома холодно, отопительные приборы едва тёплые (кроме квартиры Николая). Слесаря «сантехники», начали выполнять заявки и стали промывать «засорённые» радиаторы отопления и ругать теплоисточник (ТЭЦ), обвиняя его в том, что наверняка держат температуру теплоносителя меньше графика и, не выдерживают гидравлический режим. Но в квартирах этого дома по-прежнему холодно, а в чем причина непонятно. Жена Николая устала от жары и перекрыла вентиль на узле ввода теплоносителя в свою квартиру. Так уж получилось, что перекрыла она вентиль на участке выхода воды в главный стояк. И тут случилась катастрофа! С потолка полилась горячая вода, так как лопнул чугунный радиатор у соседей сверху. Справка: Чугунный радиатор (М-140), рассчитан на давление воды 6 атмосфер, а давление воды в подающем стояке, составляет 12 атмосфер и, давление прямого трубопровода вошло в отопительную систему всех квартир, этого стояка. Вполне понятно, что много чугунных радиаторов одновременно, не выдержали такого испытания и, разорвались….

Относительно почечного кровотока, этот основополагающий гидравлический закон «критерий гидравлической надёжности», нарушается из-за постоянно возрастающего гидравлического сопротивления почек! Создаётся странная картина, то есть, что бы циркуляционный расход крови через почки не снижался, а был бы постоянным (с течением времени), то организм обязан, начиная с 15-ти лет, закономерно повышать артериальное давление крови, и максимальное давление должно быть у 90-летних стариков. В принципе так и получается: практически у большинства людей в возрасте, артериальное давление крови склонно к повышению да так, что Профессор В. М. Дильман, в своём труде «Четыре модели медицины», 1987 г, с горечью констатирует: «Атеросклероз, Рак, Ожирение, Сахарный диабет, Гипертония являются причиной 80% всех смертей в преклонном возрасте». Отсюда можно сделать важный вывод, что почки человека начинают закономерно стареть, точнее, «засоряться», начиная с 15-ти летнего возраста, когда о старости организма даже нет и речи? На основании научных исследований (Д. Ф. Чеботарёв – 1978), отмечается. «Выделение почкой ряда электролитов (натрия, калия, кальция, магния, хлора), у человека, начиная с 30 летнего возраста, прогрессивно уменьшается на 30 – 40%».

Но ведь в почках, кроме всего прочего происходит выделение мочевины и других токсичных продуктов обмена. Поэтому, нарушение в работе почек может являться ведущим механизмом старения человека, а почки можно считать самым слабым звеном в организме! Увы это так! С возрастом закономерно многие люди страдают повышенным артериальным давлением и, гипертония входит состав 5 болезней, которые являются причиной 80% всех смертей в преклонном возрасте! Может быть, не случайно создатель человека, продублировал этот орган (почку), сделав его парным? Даже сердце у человека одно, а почек, тем не менее, почему-то две? У женщин так же 2 млечные железы, но это понятно, – потому что одной грудью выкормить ребёнка невозможно! А вот с почками не всё так ясно. Например, следует обратить внимание на распад и обновление коллагена (соединительной ткани) в почках. Период полураспада коллагена костей: – 4 дня, кишечника – 50, кожи – 60, сухожилий – 110, а почек – 300. Очевидно, почки, по сравнению с другими органами тела, имеют очень большой период полураспада коллагена, соизмеримый с календарным годом. Но ведь период полураспада, – является единственной возможностью омоложения органа, когда изношенные белки тканей заменяются новыми – молодыми. Тут следует также отметить, что с возрастом во всех тканях организма, распад и обновление коллагена, неуклонно замедляется. Но, ведь почки являются ответственными также и за водоудерживающие способности клеток всего организма, регулируя обмен электролитов и обезвреживая токсичный продукт обмена веществ аммиак и мочевину и, другие яды, поступающие в организм? Как отмечает в своей монографии К. И. Пархон «Возрастная биология», 1959 г. «Патологические изменения функции почек, являются довольно часто причиной, укорачивающей во много раз длительность жизни». По своей сути, почки – это «фильтр» организма, который неизбежно должен постоянно «засоряться» различными шлаками, которые организм постоянно выводит из организма. Можно с большой долей вероятности предположить, что именно почки дают сигнал в центральные мозговые структуры, о необходимости выключения из работы органов размножения (КЛИМАКС), анализируя состояние организма по сдвигам в электролитном составе выходящей мочи. Современные врачи, точно также могут определить возраст и, болезни которыми страдает человек, только на основании анализа мочи и крови. Лично меня, как инженера, больше всего поражает в работе почек, тот факт, что наши почки являются очень уязвимым органом, лишённым способности самоочищаться от продуктов распада организма, выводимых ими. Получается зловещая картина, что человек, начиная с 15 лет (это возраст полового созревания), что-то делается не так если, именно с этого возраста начинают плохо работать почки организма. Тут, следует отметить, что именно с этого возраста – 15 лет, начинает атрофироваться и вилочковая железа (Тимус), отвечающая за иммунитет человеческого организма??? Вилочковая железа практически полностью атрофируется уже к 40 годам. Вилочковая железа наибольшего развития достигает в детском возрасте. Расположена она в верхней части груди у основания шеи. С возрастом она имеет тенденцию исчезать или становиться рудиментарной. Вилочковая железа имеет для организма огромное значение, ведь в ней проходят «обучение» Т – лимфоциты (киллеры), способные распознавать и уничтожать чужеродные или изменённые (раковые) клетки. Вилочковая железа, также, как и почки, имеет две доли, и напоминает по формам почки, мужские яички, женские млечные железы, женские яичники, то есть – парные органы.

Постараемся разобраться, на основе физики процессов, почему всё-таки увеличивается гидравлическое сопротивление в почечных нефронах, в чём причина данной патологии? Фильтрация плазмы крови происходит в почечных канальцах, которые по геометрической форме выполнены в виде U – образных капиллярных петель, в которых жидкость производит разворот на 180 градусов. Для чего это нужно почкам? В телевизионных антеннах, есть похожая петля, названная «петлёй согласования», сигнала, выполненная в виде U – образной петли. Без этой петли, качество приёма телевизионного сигнала резко ухудшается. Эта телевизионная «петля согласования» имеет кратность длине волны принимаемого сигнала, и выполняет функцию синхронизатора – резонатора. Но эта аналогия, связанная с радиоволнами, наводит на мысль о гармонических колебаниях, точнее автоколебаниях, когда собственная частота колебаний колебательного контура, совпадает по частоте с вынужденными колебаниями приёмного сигнала. Резонанс он и в Африке – резонанс, то есть аналогия электромагнитного и механического резонанса, по физическому принципу действия адекватные явления. При резонансе амплитуда колебаний значительно увеличивается! Наглядная картина механического резонанса наблюдается при движении массивного тела, допустим роты солдат по деревянному мосту. Старшина, знает о резонансных свойствах деревянного моста и поэтому даёт команду – роте: «Рота – сменить шаг (по мосту идти не в ногу)». Если солдаты не выполнит эту команду, то не исключено что вся рота не дойдёт до противоположного берега реки, так как мост разрушится от резонанса. На резонансе собственных колебаний приёмного контура и принимаемой частоты, работает вся электротехника и не только. Биологические мембраны нейронов так же настроены в резонанс с колебаниями геомагнитного поля Земли, – равного 6 – 8 Гц. В гидравлике, например, на эффекте резонанса работает и «гидравлический удар» способный увеличить в десятки раз статическое давление в трубопроводе, приводящее к разрыву металла. Основная причина гидроударов в трубопроводах заключается в равенстве модулей упругости стали и воды, а также в том, что вода на самом деле сжимаемая жидкость, что знают только инженеры Высшей Школы. В средних школах, почему-то учат, что вода, не сжимаемая жидкость и это неправильно? В средней школе учат, что на ноль делить нельзя, а Высшей Школе учат, что на ноль делить можно, используя правило Лопиталя. Почему бы не предположить, что наши почки также работают на резонансном эффекте, как и антенна телевизора? Будем считать это предположение – гипотезой. Если заставить течь воду по эластичной трубке, имеющей модуль упругости соизмеримый с пульсационными волнами «гидравлического сопротивления», возникающее в месте поворота потока на 180 градусов, то эта эластичная трубка начнёт энергично вибрировать! Поворот на 180 градусов, для потока жидкости приводит к индукционным потерям напора, называемых в гидравлике, – потерям напора в местных сопротивлениях. В результате такой трансформации кинетической энергии потока, наблюдается знакопеременное неравенство статического давления в петле до поворота и после поворота и, эластичная трубка начнёт вибрировать (трястись) с частотой собственных колебаний упругого материала этой трубки. Но вибрация (гидроудары), это же единственная возможность перфорированной трубки очистится от загрязнений! В авиации подобное явление называется «Флаттером». Этот флаттер очень похож на внезапный взрыв самолёта, на определённой (критической), скорости полёта. В результате «Флаттера», погибло очень много людей и самолётов, пока инженеры не осознали причину этого явления. Потребовалось, совместить на одной линии центр давления подъёмной силы, и центр жесткости крыла.

Таким образом, в извилистых канальцах почек (в норме), должна всегда присутствовать – микровибрация стенок этих тонких «трубок», что в конечном итоге и приводит к разделению чистого потока жидкости от различных шлаков (взвесей), которые необходимо вывести из организма, по мочеточникам в мочевой пузырь. В гидродинамике есть такое понятие – «Теория кипящего слоя». В этом «кипящем слое» жидкости, происходят в частности, различные фазовые процессы преобразования различных веществ – разрываются ионные связи между молекулами, иными словами крупные молекулы – измельчаются и свободно проходят через молекулярное сито нефронов. Полагаю, что теорию «кипящего слоя», широко применяемую в технике, можно с большим успехом использовать и в физиологии почек, а также их лечении в том числе лечении «старческих» изменений начиная с 15 лет, происходящих в почках. В ультразвуковой технике есть приборы, которые вызывают холодное кипение воды и холодный пар, в виде тумана выходит из этого устройства, наполняя квартиру аэроионами, отрицательной полярности, и одновременно увлажняя, или осушая воздух в помещение в зависимости от температуры воды в расходном бачке. Следует заметить, что всё живое функционирует в человеке под действием вибраций. Его основное свойство – биологическая пульсация, то есть попеременное сжатие и расширение. Полагаю, что хронические недуги, возникают вследствие одной причины, из-за нарушения правильной биологической пульсации органов и тканей тела. Это нарушение носит всегда глобальный характер, то есть охватывает весь организм целиком, что приводит к патологическому процессу «сморщивания», при котором в автономной системе организма сжатие преобладает над расширением. В результате организм теряет энергию, в нём возникают застойные зоны, ткани утрачивают упругость и начинается как бы их преждевременное старение. Если такое сморщивание не прекратить, то могут развиться гнойные, опухолевые и прочие патологические процессы в наиболее ослабленных органах. В первую очередь начинаются сморщиваться клетки тканей и органов из-за их обезвоживания. Полагаю, что обезвоживание организма, нужно рассматривать как модель ускоренного старения организма (сморщивание клеток органов).

Обезвоживание как фактор старения почек.

Воду в организме человека можно подразделить на две фазы: внутриклеточную и внеклеточную. По мере старения организма нарастает его дегидратация, закономерно уменьшается общее содержание воды в организме, в основном за счёт сокращения её внутриклеточной фазы. Всего в организме человека от общей массы тела 70% составляет вода. Из неё 50% – это внутриклеточная вода. Больше всего воды в клетках серого вещества мозга, почек, печени, миокарда, то есть в жизненно важных органах. Содержание воды в различных органах неодинаково: в зубной эмали – 0,2% в костной ткани – 22%, а в головном мозге – 83%. Постоянство этих параметров – важнейшее условие нормальной жизнедеятельности органов и организма в целом. Вода, будучи непременным компонентом любой клетки, является одним из главных источников кислорода в процессе метаболизма, а также вода создаёт среду внутри клетки, в которой происходят бесчисленные биохимические реакции, составляющие сущность жизни. В кипячёной воде рыбы гибнут! При кипячении воды происходит дегазация кислорода, растворённого в воде! С возрастом, потеря внутриклеточной воды наблюдается закономерно во всех органах. В межпозвоночных дисках уменьшается содержание воды до 50 – 68% от молодого состояния организма (15-ти летнего возраста). В мышечной ткани процесс обезвоживания происходит постоянно и наиболее интенсивнее, чем в других органах. Молекулы воды в живых клетках, заключены в очень небольших полостях и вследствие чего структура воды в таких объёмах сильно отличается от чистой воды. Содержание воды в самих мембранах (оболочках клетки), составляет до 50%. Поступление воды в клетку обусловлено энергетическими механизмами клетки за счёт поглощения воды коллоидами протоплазмы и оболочек клеток. Механизм закачки молекул воды в живую клетку, происходит за счёт электро-осмоса то есть из-за возникновения двойного электрического поля на разных сторонах мембраны. Процесс транспорта воды в клетку, должен рассматриваться как процесс, связанный с затратой энергии (натри-калиевый насос). Сохранение внутриклеточной воды имеет определяющее значение для метаболизма и самой жизни клетки. В период активной жизнедеятельности у многих организмов, даже частичная потеря внутриклеточной воды ведёт к серьёзным нарушениям жизненных функций. Когда в онтогенезе наблюдается естественное снижение воды в органах и тканей, это, как правило, сопровождается заметным ослаблением жизнедеятельности организма, внешне напоминающее преждевременное старение. Это следует в первую очередь отнести к функциям жизненно важных органов, таких как мозг, печень, почки, сердце. Вода в клетках не свободна (как в аквариуме), а жестко связана с белками, РНК, ДНК, полисахаридами. Например, поглощение воды сухими полимерами (белками), сопровождается выделением тепла. Причём 1 грамм связанной воды выделяет 80 калорий тепла, то есть близок с тепловым эффектом, который проявляется при превращении жидкой воды в лёд (фазовый переход). Процесс таяния льда, напротив связан с поглощением такого же количества тепла (80 калорий), что сопровождается с резким появлением сильного холода вокруг (здесь количество тепла выражено в малых калориях/грамм вещества). Многие инженеры, далёкие от теплофизики, не понимают, почему трубы в подвалах домов, обычно перемерзают именно тогда, когда на улице весна? Между тем, девушка торгующая «мороженным», прекрасно знает, что если посыпать лёд, окружающий гильзу с жидким мороженным солью, то это вкусное лакомство мгновенно замерзает. Быстро тающий от соли лёд, моментально выделяет огромное количество холода (80 Ккал/ кг). Это огромное количества тепла (холода), которого достаточно для нагрева 1 литра воды от температуры 0 градусов до +80 градусов Цельсия. На сходство природы явлений гидратации коллоида и превращения жидкой воды в лёд, помимо равенства величины теплового эффекта гидратации и замерзания воды, указывает близость электропроводности желатины и льда. На основании этих эффектов, наблюдаемых в живых тканях организма, можно констатировать, что внутриклеточная вода, это есть особым образом агрегатированные кристаллы воды, жёстко связанные с элементами клетки и служащие остовом (скелетом) клеток, придающим прочность и твёрдость тканям живого организма, а не аморфность присущая медузе или желатину (которые, можно проткнуть даже пальцем). Основная часть связанной воды образуется в результате гидратации макромолекул, входящих в состав протоплазмы, клеточных мембран и отдельных белковых соединений. Отсюда можно сделать вывод, что в нормальных условиях почти все клетки нашего организма находятся как бы в «замороженном» состоянии, характерном для твёрдого льда. Следовательно, модуль упругости клеточек почек (нефронов), близок к состоянию твёрдого, тела. Твёрдое тело при вынужденных колебаниях волн плазмы крови, из-за поворота петель в почках (точнее в местных сопротивлениях), при повороте капилляра на 180 градусов будет создать вынужденные гармонические колебания, которые по частоте, должны совпадать с модулем упругости твёрдого тела стенок капилляров. В результате создаются ударные волны в капилляре почек вызывающие резонанс и вибрационную очистку почек в «кипящем» слое жидкости. Это не кипение воды при её нагреве, а «холодное кипение» которое возникает при действии ультразвуковых колебаний в среде крови. Именно такое «холодное кипение» и очищает почки от различных шлаков и солей, разрывая химических связи в крупных молекулах. Для того чтобы происходил процесс очистки кровеносных петель почек, необходимо и достаточно, чтобы почки всегда находились в твёрдом состоянии. Иными словами, обезвоживание почек совершенно недопустимо! Особое значение в причинах обезвоживания организма, следует уделить долгоживущим белкам соединительной ткани – коллагену и эластину, которые практически не обновляются в течение жизни, а их содержание в организме составляет до 50% от всех белков. Тут необходимо отметить, что период полураспада коллагена почек, составляет 300 дней. Даже у сухожилий – этих сверхпрочных тканей организма, период полураспада коллагена в три раза меньше и составляет 110 дней. Период полураспада – это по своей сути единственный способ обновления тканей. Коллагену в основном отводится структурная, опорная роль – «скелета» органов и тканей, это своеобразная плотная и прочная сеть, внутри заполненная живыми клетками конкретного органа. Кроме опорных функций, внутриклеточные фибриллярные белки коллагена выполняют также более сложные функции. От соединительной ткани во многом зависит питание, трофика органов, переход веществ через биологические мембраны: из крови в ткань и обратно. От содержания воды в органе, зависит и жёсткость (модуль упругости), – главная составляющая для резонанса! Кожа кожного покрова, на 45% состоит из коллагена. Коллаген, это своеобразная арматурная сеть, которая является каркасом «скелетом» кожи и, которая отвечает за питание клеток кожи, обеспечивая им комфортные условия существования. Ледяная структура, точнее, кристаллическая вода, играет важную роль в стабилизации структуры коллагена. На 1 грамм коллагена приходится 0,46 граммов гидратной воды. При уменьшении содержания воды в тканях, способность коллагена к её абсорбции так же снижается, что объясняется, по-видимому, уменьшением в молекуле числа реакционно способных групп, связывающих воду. Надо полагать, что пути увеличения содержания реакционно способных групп в коллагене (способных удерживать воду), будет являться одним из ведущих путей замедления старения почек и организма в целом! Таким образом, организм человека, всю жизнь, пребывает как бы в замороженном состоянии (в холодильнике), в котором комфортно содержатся живые, твёрдые клетки, жизнь которых может продолжаться в таком анабиозе, достаточно долго если холодильник работает исправно и не подвергается периодическому размораживанию. Но, бывают моменты, в жизни человека, когда «термостат» организма включает режим оттаивания (режим стресса)! Именно тогда человека бросает в жар или напротив, кровь застывает в жилах и происходит фазовый переход, – внутриклеточный лёд мгновенно превращается в жидкую воду, – происходит так называемая рекристаллизация – оттаивание ледяной структуры коллагена и живых клеток. Такова реакция организма на стресс, требующая мгновенной мобилизации физической активности организма. Получается, что стресс является причиной деградации почек? Само понятие стресс ввёл в физиологию организма канадский учёный Ганс Селье.