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 – (Ронк + 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.
|
