РАЗДЕЛ 6: МОЧЕВЫДЕЛИТЕЛЬНАЯ СИСТЕМА, ФУНКЦИИ ПОЧЕК, ВОДНО-СОЛЕВОЙ ОБМЕН

 

ЗАНЯТИЕ № 1.

Тема: Строение и функции почек. Основные процессы мочеобразования.

 

В процессе обмена веществ образуются продукты, которые не используются клетками, а могут быть даже вредны организму. Кроме того, некоторые вещества поступают в организм в избытке. Эти вещества должны быть удалены, экскретированы из организма. Удаление их осуществляется системой выделения или экскреторной системой. Ее образуют: легкие, потовые железы, кишечник, печень, слюнные железы и основные выделительные органы - почки.

Так, например, выделительная функция слюнных желез заключается в их способности экскретировать из крови различные вещества, например, йод, бром, соли тяжелых металлов (ртути, висмута, свинца, золота), сульфаниламидные препараты, антибиотики. При недостаточной экскреторной функции почек, компенсаторно в процесс экскреции включаются слюнные железы, при этом они усиленно выделяют мочевину, что приводит к появлению запаха аммиака изо рта. При сахарном диабете появляется запах ацетона изо рта. При подагре в слюне обнаруживается мочевая кислота, а при желтухе – компоненты желчи.

Мочевыделительная система состоит из двух почек и их выводных протоков - мочеточников, мочевого пузыря и мочеиспускательного канала. Почки взрослого располагаются в поясничной области за брюшиной на уровне 12-го грудного и двух верхних поясничных позвонков, правая почка на 2-3 см ниже левой.

Почка имеет бобовидную форму. На внутреннем крае находятся ворота почки, в которые входят кровеносные сосуды и нервы, а выходит мочеточник. Почка - паренхиматозный орган, состоящий из двух слоев. 1)наружного коркового и 2)внутреннего мозгового. Корковое вещество имеет толщину около 4 мм. Мозговое вещество слагается из почечных пирамидок. Широкими основаниями пирамидки обращены к поверхности органа, а верхушками – в сторону ворот. Верхушки по две и более соединяются и образуются закругленные возвышения, сосочки. В почке имеется в среднем 12 сосочков. Каждый из них усеян маленькими отверстиями, через которые моча выделяется в малые чашечки (8 – 9), соединяющиеся в одну из больших чашечек. Больших чашечек две – верхняя и нижняя, они сливаются в почечную лоханку, которая переходит в мочеточник, благодаря перистальтическому сокращению гладких мышц стенок которого моча поступает в мочевой пузырь.

Почкам присуще много функций, основными из которых являются:

1. Мочеобразование и выделение.

2. Гомеостатическая.

3. Защитная.

4. Метаболическая.

5. Эндокринная.

6. Гемопоэтическая.

7. Регуляторная.

Структурно функциональной единицей почки является нефрон. Каждый нефрон состоит из капиллярного (сосудистого) клубочка окруженного двустенной капсулой Шумлянского – Боумена. Капсула и клубочек составляют мальпигиево тельце. Капсулы переходят в систему канальцев – это проксимальные извитые канальцы, петли Генле, дистальные извитые канальцы, собирательные трубочки. В проксимальный отдел канальцев входят извитые проксимальные канальцы и нисходящий отдел петли Генле; в дистальный отдел – восходящая часть петли Генле, дистальная извитая часть канальца и собирательные трубочки.

По локализации клубочков в коре почек и особенностям кровоснабжения различают 3 типа нефронов:

- Суперфициальные – поверхностные, их 20 – 30%, они имеют короткую петлю Генле, низкий уровень фильтрации.

- Интракортикальные, их 60 – 70%, они являются основными в процессе фильтрации, приносящая артериола здесь шире выносящей, имеют густую сеть капилляров.

- Юкстамедуллярные (у границы коркового и мозгового вещества), их 10 – 15%, выносящие артериолы шире приносящих, имеют длинные петли Генле, идущие почти до вершины сосочка пирамид; параллельно петлям Генле идут прямые нисходящие и восходящие ветви капиллярных кровеносных сосудов. Эти нефроны участвуют в процессах концентрирования и разведения мочи.

Особенности кровоснабжения почки.

1) Почка обильно кровоснабжается, через нее проходит 1/4 минутного объема крови (1500 – 1800 л в сутки).

2) В капиллярах клубочка давление составляет 47 мм рт.ст. (выше, чем в капиллярах других тканей).

3) Наличие «чудесной сети», т.е. артериальные сосуды распадаются на капиллярную сеть дважды: в клубочке, а затем вскоре после него.

4) Различие капиллярных сосудов мозгового вещества у корковых и юкстамедуллярных нефронов.

5) Наличие механизмов саморегуляции почечного кровообращения. Так, в диапазоне артериального давления от 70 до 140 мм рт.ст. величина давления в клубочках не меняется. Саморегуляция присуща только сосудам коркового вещества и обусловлена 3 механизмами:

- а) метаболическая саморегуляция, когда за счет изменения состава крови меняется просвет сосудов. Например, если крови мало, то накапливаются метаболиты, сосуды расширяются и крови притекает больше. Такими метаболитами, вызывающими вазодилятацию сосудов почки являются простагландины.

- б) миогенная саморегуляция (феномен Остроумова – Бейлиса), заключается в том, что чем сильнее растягиваются сосуды давлением изнутри, тем больше тонус сосудов и стремление сузиться. В почке саморегуляция зависит не только от давления внутри сосуда, но и снаружи, причем, последнее играет даже большую роль. Если давление извне падает, то давление изнутри может больше расширить сосуд. Т.о., важно соотношение давления внутри и вне сосуда.

- в) ренин – ангиотензин – альдостероновая система. (см. раздел: Физиология эндокринной системы).

Мочеобразовани е осуществляется за счет 3 основных процессов:

1. Клубочковой ультрафильтрации.

2. Канальцевой реабсорбции.

3. Канальцевой секреции.

Фильтрация – один из механизмов пассивного транспорта веществ через мембрану. Фильтруется жидкая часть крови - плазма (вода и низкомолекулярные вещества).

Мембрана, через которую осуществляется фильтрация, состоит из эндотелия капилляров, базальной мембраны, эпителия висцерального листка капсулы или подоцитов, она является основной частью фильтрационного барьера.

Фильтрационный барьер представлен:

а) фенестрированным эндотелием капилляров;

б) базальной мембраной с порами;

в) межпедункулярным пространством подоцитов;

г) щелевидной диафрагмой;

д) порами гликокаликса.

Фильтрационный барьер не может пропустить молекулы, диаметр которых более 3 мкм, а также отрицательно заряженные частицы, т.к. сам заряжен отрицательно.

Фильтрация осуществляется под влиянием фильтрационного давления, которое зависит от гидростатического давления крови в капиллярах клубочков, чем оно выше, тем больше фильтрационное давление. Сдерживают фильтрацию 2 силы: онкотическое давление крови и гидростатическое давление в капсуле.

Фильтрационное давление (ФД) = Р _{гидрост} – (Р_онк + Р _{внутрикапс})

ФД = 47 – (25 + 10) = 12 мм рт.ст.

Под влиянием ФД из крови, протекающей за сутки через почки, образуется 180 л первичной мочи (фильтрата). В целом фильтрацию обеспечивают физико-химические факторы (фильтрационное давление, отрицательный заряд пор) и биологические (сокращение подоцитов и мезангиальных клеток).

По качественному составу первичная моча напоминает плазму крови за исключением крупномолекулярных белков.

Канальцевая реабсорбция. Фильтрат из капсулы поступает в канальцевый аппарат, протяженность которого в 1 почке составляет около 100 км, а поверхность 50 м². В канальцах подвергаются обратному всасыванию в кровь и лимфу вода и вещества путем их транспорта через эпителиальные клетки и межклеточные пространства. Обратному всасыванию подвергается 178 л фильтрата из 180 л. По названию отделов канальцев различают проксимальную и дистальную реабсорбцию, а по типу транспорта веществ – пассивную, первично – и вторично активную. Вода всегда реабсорбируется пассивно либо по осмотическому градиенту, либо вслед за ионами. Все вещества, имеющиеся в фильтрате, по порогу реабсорбции делят на 3 группы. Под порогом реабсорбции понимают ту концентрацию вещества в крови, при которой реабсорбция его становится неполной и оно появляется в конечной моче. Отсюда различают:

1) Беспороговые вещества, которые в канальцах вообще не реабсорбируются (например, креатинин, сульфаты, инулин).

2) Низкопороговые вещества, которые даже при низкой концентрации их в крови полностью не реабсорбируются (мочевина, мочевая кислота).

3) Высокопороговые вещества, для которых почечный порог реабсорбции лежит выше их нормальной концентрации в крови (глюкоза).

Канальцевая секреция – это захват вещества из крови клетками эпителия канальцев и выведение его в просвет канальца (мочу). Секреция веществ происходит в основном активно, с затратами энергии, т.е. перенос веществ идет против концентрационного или электрохимического градиента. Из крови путем секреции выделяются ионы водорода, калия, органические кислоты и основания. Для ряда чужеродных организму веществ (антибиотики, рентгеноконтрастные препараты, красители) скорость выведения из крови путем секреции значительно выше скорости выведения путем фильтрации. Это один из важнейших механизмов поддержания гомеостаза.

В эпителии канальцев существует 2 механизма транспорта: 1) для секреции органических кислот: (ПАГК, диодраст, фенолрот, пенициллин и др.); 2) для секреции органических оснований: гуанидин, тиамин, холин и др. Секреция всех этих веществ осуществляется клетками проксимальных канальцев. Секреция аммиака, образующегося в самих клетках канальцев осуществляется и в проксимальных, и в дистальном отделах.

Конечная моча собирается в пазуху почки, состоящую из малых чашек, больших чашек и почечной лоханки. От почечной лоханки отходят мочеточники -трубки, благодаря перистальтическому сокращению гладких мышц стенок которых моча поступает в мочевой пузырь.

В мочевой пузырь моча поступает непрерывно через отверстия мочеточников, а через внутреннее отверстие мочеиспускательного канала мочевой пузырь периодически опорожняется.

УЧЕБНЫЕ ЦЕЛИ ЗАНЯТИЯ

Студент должен знать: функции почек; строение почки и нефрона; типы нефронов, особенности кровоснабжения; основные процессы мочеобразования (клубочковая фильтрация, канальцевая реабсорбция, канальцевая секреция); механизмы клубочковой фильтрации; состав первичной мочи; механизмы канальцевой реабсорбции в разных отделах нефрона; механизмы функционирования поворотно-множительных систем; значение канальцевой секреции.

Студент должен уметь: нарисовать схему строения нефрона; объяснить механизмы процесса фильтрации; зарисовать схему локализации реабсорбции веществ; зарисовать схему функционирования поворотно-противоточной системы.

 

ТЕСТОВЫЕ ЗАДАНИЯ ДЛЯ ПРОВЕРКИ ИСХОДНОГО УРОВНЯ ЗНАНИЙ

1. Какие функции выполняют почки?

2. Что является структурно-функциональной единицей почки?

3. Из каких отделов состоит нефрон?

4. Какие типы нефронов различают и по каким признакам проводится такая дифференциация?

5. Назовите основные процессы мочеобразования?

6. Перечислите структуры гломерулярного фильтра?

7. Назовите физико-химические факторы обеспечения фильтрации?

8. Из чего складывается эффективное фильтрационное давление?

9. Что представляет собой процесс канальцевой реабсорбции?

10. В каких отделах нефрона происходит процесс реабсорбции веществ?

11. Какие вещества реабсорбируются в проксимальном отделе нефрона?

12. Какие вещества реабсорбируются в дистальном отделе нефрона?

13. Что называется почечным порогом выведения?

14. Какие структуры нефрона составляют противоточно-множительную систему почки?

15. Что такое канальцевая секреция?

16. В каких отделах нефрона осуществляется канальцевая секреция веществ?

 

ОСНОВНЫЕ ВОПРОСЫ ТЕМЫ

1. Система выделения. Почки и их функции.

2. Нефрон как структурно-функциональная единица почки.

3. Основные процессы мочеобразования: а) клубочковая фильтрация; б) канальцевая реабсорбция; в) канальцевая секреция.

4. Механизмы клубочковой фильтрации.

5. Особенности реабсорбции воды, солей и органических веществ в проксимальных и дистальных канальцах. Понятие об обязательной и избирательной реабсорбции.

6. Механизмы осмотического концентрирования и разведения мочи, поворотно-противоточная канальцевая система мозгового вещества почки.

7. Сосудистая поворотно-противоточная система мозгового вещества почки.

8. Канальцевая секреция.

 

ПРАКТИЧЕСКИЕ РАБОТЫ

Представлены в формате видеоматериалов, содержащих соответствующие эксперименты.