Функция и структура почек (общие понятия, анатомо-физиологические особенности)

Структура почек

Почки являются основным органом выделения конечных продуктов азотистого обмена, осмотического давления и щелочно-кислотного равновесия в организме. В структурном или анатомическом понятии почки расположены за брюшиной полости по обе стороны от позвоночника, к тому же правая почка немного ниже левой. Нижний полюс левой почки лежит на уровне верхнего края тела III поясничного позвонка, а нижний полюс правой почки соответствует его середине. XII ребро пересекает заднюю поверхность левой почки почти на середине ее длины, а правую - ближе к ее верхнему краю.

Почки в структурном отношении имеют "бобовидную" форму. Ширина каждой почки составляет 5–6 см, длина 10–12 см, толщина - 3–4 см. Масса почки составляет около 150–160 г. Они имеют гладкую поверхность. Надпочечники располагаются сверху каждой почки. Структурная единица почки - нефрон.

Почки фильтруют кровь и очищают ее. Вся кровь в организме человека фильтруется почками много раз в день; эти органы используют почти 25 %кислорода, поглощенного через легкие, чтобы выполнить эту функцию. Кислород позволяет клеткам почек эффективно вырабатывать химическую энергию в форме АТФ посредством аэробного дыхания. Фильтрат, выходящий из почек, называется мочой.

Внешне почки окружены тремя слоями:

Наружный слой представляет собой жесткий слой соединительной ткани, называемый почечной фасцией.
Второй слой называется жировой капсулой околоплодных желез, которая помогает закрепить почки на месте.
Третий и самый внутренний слой - почечная капсул.

Внутри почки есть три структурные области:

наружная кора
мозговая субстанция в середине
почечный таз в области, называемой воротами почки

Хилум является вогнутой частью бобовидной формы, где кровеносные сосуды и нервы входят и выходят из почки; это также точка выхода для мочеточников.

Почечная кора структурно зернистая из-за наличия нефрона - функциональная единица почки.

Медулла структурно состоит из множества пирамидальных тканевых масс, называемых почечными пирамидами.

Между пирамидами находятся пространство, называемые почечными столбами, через которые проходят кровеносные сосуды. Кончики пирамид, называемые почечными папиллами, указывают на почечный таз. В среднем в каждой почке восемь почечных пирамид. Почечные пирамиды вместе с прилегающей областью коры называются долями почек.

Почечная лоханка структурно ведет к мочеточнику снаружи почки. На внутренней стороне почки почечный таз разветвляется на два или три расширения, называемые крупными чашечками, которые далее разветвляются на минорные чашечки.

Мочеточники - это мочеиспускательные трубки, которые выходят из почки и опорожняются в мочевой пузырь.

Поскольку почка эффективно фильтрует кровь, ее сеть кровеносных сосудов является важным компонентом ее структуры и функции. Артерии, вены и нервы, которые снабжают почку, входят и выходят в почечной артерии.

Кровоснабжение почек начинается с разветвления аорты в почечные артерии (каждая из которых названа на основе области почки, через которую они проходят) и заканчивается выходом почечных вен для присоединения к нижней полой вене . При попадании в почку почечные артерии структурно распадаются на несколько сегментарных артерий . Каждая сегментарная артерия разделяется далее на несколько междолевых артерийи поступает в почечные столбики, которые снабжают почечные доли. Междолевые артерии расщепляются в месте соединения коры почки и продолговатого мозга с образованием дугообразных артерий . Дугообразные артерии структурно образуют дуги вдоль основания медуллярных пирамид.

Корковые лучистые артерии, как следует из названия, исходят из дугообразных артерий. Корковые лучистые артерии разветвляются на многочисленные афферентные артериолы, а затем попадают в капилляры, снабжающие нефроны. Вены прослеживают путь артерий и имеют схожие названия, за исключением того, что нет сегментарных вен.

Как упоминалось ранее, структурной и функциональной единицей почки является нефрон. Каждая почка структурно состоит из более чем одного миллиона нефронов, которые усеивают почечную кору, придавая ей гранулярный вид. Существует два типа нефронов - кортикальные нефроны (85 %), которые находятся глубоко в коре почки, и юкстамедуллярные нефроны (15 %), которые лежат в коре почек, близкой к мозговому веществу почки.

Нефрон структурно состоит из трех частей - почечного тельца , почечного канальца и связанной с ним капиллярной сети, которая берет свое начало в корковых лучистых артериях.

Почечное тельце: Почечное тельце, расположено в почечной коре, состоит из сети капилляров, известных как клубочек и капсула, чашеобразной камеры, которая ее окружает, называемой клубочковой или капсулой Боумена .

Почечная трубочка: Почечные канальцы представляют собой длинную извилистую структуру, которая выходит из клубочка и может быть разделена на три части в зависимости от функции. Первая часть называется проксимальной извилистой канальцем (РСТ)из-за ее близости к клубочкам; он остается в коре почки. Вторая часть называется петлей Генле , или почечной петлей, потому что она образует петлю (с нисходящими и восходящими конечностями ), которая проходит через почечный мозг.

Третья часть почечного канальца называется дистальный извитой каналец (ДКП)и эта часть также ограничена почечной корой. DCT(дистальная извилистая трубочка), которая является последней частью нефрона, соединяет и очищает его содержимое в собирающие каналы, которые выстилают медуллярные пирамиды. Собирающие протоки накапливают содержимое от нескольких нефронов и соединяются вместе, когда они входят в сосочки почечного мозгового вещества.

Капиллярная сеть внутри нефрона

Капиллярная сеть, которая происходит из почечных артерий, снабжает нефроны кровью, которую необходимо отфильтровать. Ветвь, которая входит в клубочек, называется афферентной артериолой . Ветвь, которая выходит из клубочка, называется эфферентной артериолой . Внутри клубочка сеть капилляров называется клубочковым капиллярным руслом. Как только эфферентная артериола выходит из клубочка, она образует перитубулярную капиллярную сеть , которая окружает и взаимодействует с частями почечного канальца. В кортикальных нефронах перитубулярная капиллярная сеть окружает PCT(проксимальная извилистая трубочка) и DCT. У юкстамедуллярных нефронов перитубулярная капиллярная сеть образует сеть вокруг петли Генле и называется vasa recta.

Функция почек и физиология мочевыделительной системы

Почки фунционально имеют способность фильтровать кровь в три этапа.

Во-первых, нефроны фильтруют кровь, которая проходит через капиллярную сеть в клубочках. Почти все растворенные вещества, за исключением белков, отфильтровываются в клубочек с помощью процесса, называемого клубочковой фильтрацией.
Во-вторых, фильтрат собирается в почечных канальцах. Большинство растворенных веществ реабсорбируется в PCT с помощью процесса, называемого канальцевой реабсорбцией . В петле Генле фильтрат продолжает обмениваться растворенными веществами и водой с мозговым веществом почки и перитубулярной капиллярной сеткой. Вода также реабсорбируется на этом этапе.
Затем дополнительные растворенные вещества и отходы выделяются в почечные канальцы во время канальцевой секреции., который, по сути, противоположен процессу канальцевой реабсорбции. Собирающие протоки собирают фильтрат, выходящий из нефронов, и сливаются в медуллярных сосочках. Отсюда папиллы доставляют фильтрат, теперь называемый мочой, в второстепенные чашечки, которые в конечном итоге соединяются с мочеточниками через почечный таз.
Каждая часть нефрона выполняет различные функции в фильтрации отходов и поддержании гомеостатического баланса.Клубочек выталкивает небольшие растворимые вещества из крови под давлением.
Проксимальный извитый каналец поглощает ионы, воду и питательные вещества из фильтрата в интерстициальную жидкость и активно транспортирует токсины и лекарства из интерстициальной жидкости в фильтрат. Проксимальная извитая трубочка также регулирует pH крови путем селективного выделения аммиака (NH 3 ) в фильтрат, где он реагирует с H + с образованием NH 4 + . Чем более кислый фильтрат, тем больше выделяется аммиака.
Нисходящая петля Генле выстлана клетками, содержащими аквапорины, которые позволяют воде проходить из фильтрата в интерстициальную жидкость.
В тонкой части восходящей петли Генле ионы Na + и Cl - диффундируют в межклеточную жидкость. В толстой части эти же ионы активно транспортируются в межклеточную жидкость. Поскольку соль, а не вода теряется, фильтрат становится более разбавленным по мере продвижения вверх по конечности.
В дистальных извитых канальцах ионы K + и H + селективно секретируются в фильтрат, а ионы Na + , Cl - и HCO 3 -реабсорбируются для поддержания pH и электролитного баланса в крови.
Коллекторный канал реабсорбирует растворенные вещества и воду из фильтрата, образуя разбавленную мочу.

Клубочковая фильтрация

Клубочковая фильтрация отфильтровывает большую часть растворенных веществ из-за высокого кровяного давления и специализированных мембран в афферентной артериоле. Артериальное давление в клубочках поддерживается независимо от факторов, влияющих на системное артериальное давление. «Протекающие» соединения между эндотелиальными клетками клубочковой капиллярной сети позволяют легко проходить растворенным веществам. Все растворенные вещества в клубочковых капиллярах, за исключением макромолекул, подобных белкам, проходят через пассивную диффузию. На этой стадии процесса фильтрации не требуется энергии. Скорость клубочковой фильтрации (СКФ) - это объем клубочкового фильтрата, образуемого почками в минуту. СКФ регулируется несколькими механизмами и является важным показателем функции почек.

Тубулярная реабсорбция и секреция

Тубулярная реабсорбция происходит в части РСТ почечного канальца. Почти все питательные вещества реабсорбируются, и это происходит либо пассивным, либо активным транспортом. Реабсорбция воды и некоторых ключевых электролитов регулируется и может зависеть от гормонов. Натрий (Na + ) является наиболее распространенным ионом, и большая его часть реабсорбируется активным транспортом, а затем транспортируется в перитубулярные капилляры. Поскольку Na + активно транспортируется из канальца, вода следует за ним, чтобы выровнять осмотическое давление. Вода также независимо реабсорбируется в перитубулярные капилляры из-за присутствия аквапоринов или водных каналов в РСТ. Это происходит из-за низкого артериального давления и высокого осмотического давления в перитубулярных капиллярах. Тем не менее, каждое растворенное вещество имеет транспортный максимум и избыток не реабсорбируется.

В петле Генле проницаемость мембраны изменяется. Нисходящая конечность проницаема для воды, а не для растворенных веществ; обратное верно для восходящей конечности. Кроме того, петля Генле проникает в мозговое вещество почки, которое естественно имеет высокую концентрацию соли и имеет тенденцию поглощать воду из почечных канальцев и концентрировать фильтрат. Осмотический градиент увеличивается по мере его продвижения вглубь мозгового слоя. Поскольку две стороны цикла Генле выполняют противоположные функции, как показано на рисунке 2, он действует как множитель противотока. Vasa recta вокруг него действует как противоточный обменник.

Цикл Генле действует как множитель противотока, который использует энергию для создания градиентов концентрации. Нисходящая конечность является водопроницаемой. Вода течет из фильтрата в интерстициальную жидкость, поэтому осмоляльность внутри конечности увеличивается, когда она опускается в мозговое вещество почки. Внизу осмоляльность внутри петли выше, чем в межклеточной жидкости. Таким образом, при поступлении фильтрата в восходящую конечность ионы Na + и Cl - выходят через ионные каналы, присутствующие в клеточной мембране. Далее Na + активно выводится из фильтрата, а Cl - следует. Осмолярность дана в единицах миллиосмолей на литр (мОсм / л).

К тому времени, когда фильтрат достигает ДКП, большая часть мочи и растворенных веществ реабсорбируется. Если организму требуется дополнительная вода, все это может быть реабсорбировано в этот момент. Дальнейшая реабсорбция контролируется гормонами, которые будут обсуждаться в следующем разделе. Выведение отходов происходит из-за отсутствия реабсорбции в сочетании с канальцевой секрецией. Нежелательные продукты, такие как метаболические отходы, мочевина, мочевая кислота и некоторые лекарства, выводятся из организма с помощью канальцевого секрета. Большая часть канальцевого секрета происходит в DCT, но некоторые происходят в ранней части собирательного протока. Почки также поддерживают кислотно-щелочной баланс, выделяя избыток ионов H + .

Хотя части почечных канальцев называются проксимальными и дистальными, в поперечном сечении почки канальцы располагаются близко друг к другу и контактируют друг с другом и клубочком. Это позволяет обмениваться химическими посланниками между различными типами клеток.

Вывод

Почки являются основным органом выделения (экскреции) конечных продуктов азотистого обмена, и органом, охраняющим постоянство физико-химических условий, осмотического давления и щелочно-кислотного равновесия в организме. Основной структурной и функиональной единицей почки является нефрон. Эта основная роль почек не может быть заменима никакими другими экстремальными системами выделения. Выпадение или резкое нарушение функций общих почек у человека при некоторых патологических состояниях ведет к смертельному исходу в результате уремии. Нет ни одного органа в теле, в отношении которого наши представления о функции так тесно зависели бы от ознакомления со структурой, как в отношении почек.

^Наверх