Структурно-функциональные особенности мочевыделительной системы

Органы мочевой (мочевыделительной) системы, вместе с орга­нами пищеварительной системы, легкими и кожей выводят из организма продукты обмена веществ, которые не могут быть ис­пользованы в теле человека. Из пищеварительной системы в со­ставе кала удаляются соли, желчные пигменты, холестерин, вода. Через легкие удаляются углекислый газ и другие газообразные вещества, вода. Через потовые и сальные железы кожи выводятся вода (до 0,6 л в сутки), углекислый газ, различные соли, продук­ты азотистого обмена.

До 75 % выводимых из организма продуктов обмена веществ удаляется через почки. С мочой выделяются вода, соли и продук­ты распада белков (мочевина, мочевая кислота и др.). С помощью почек в организме поддерживаются кислотно-щелочное равнове­сие (рН), постоянный, нормальный объем воды и постоянная концентрация солей, стабильное осмотическое давление. Почки обеспечивают (вместе с другими органами) постоянство состава организма (гомеостаз).

К мочевыделительным органам относятся почки, мочеточники, мочевой пузырь и мочеиспускательный канал. Почки являются мочеобразующими органами, остальные — мочевыводящими путями.

Мочевыделительная система

Строение почки

Почка (парный орган) имеет бобовидную форму, плотную консистенцию. Располагаются почки на задней брюшной стенке, по бокам от позвоночника, на уровне от XII грудного до I—II поясничных позвонков.

Морфологической и функциональной единицей почки являет­ся нефрон. Нефрон — это капсула клубочка и система канальцев нефрона. Длина канальцев одного нефрона равна 50—55 мм, а всех нефронов в двух почках — около 100 км. Диаметр канальцев в разных отделах нефрона составляет от 15 до 60 мкм. В каждой поч­ке более 1 млн нефронов. Началом каждого нефрона является двустенная капсула клубочка (капсула Щумлянского-Боумена), внутри которой находится клубочек кровеносных капилляров. Капсула вме­сте с сосудистым клубочком образует почечное тельце диаметром около 200 мкм. Коме почечного тельца у нефрона выделяют проксималь­ную часть (извитую) канальца нефрона, петлю нефрона (петлю Генле), состоящую из нисходящей и восходящей частей, и дистальную часть (извитую) канальца нефрона.

Строение нефрона

Юкстагломерулярный аппарат

Мочевой пузырь является резервуаром мочи, поступающей в него по мочеточникам из почек. У взрослого человека мочевой пузырь располагается в полости малого таза, наполненный моче­вой пузырь выступает над лобковым симфизом. Вместимость пу­зыря — до 500 мл. У мочевого пузыря выделяют верхушку, тело и дно. Нижний отдел пузыря, суживаясь, переходит в мочеиспускательный ка­нал. По краям задней границы находятся отверстия мочеточников — места их впа­дения в мочевой пузырь.

Мочеиспускательный канал у женщин представляет собой ко­роткую трубку длиной 3-6 см, наружное отверстие мочеиспускательного канала находится впереди и выше входа во влагалище и окружено поперечнополосатыми мышечными волокнами. Пучки этих воло­кон образуют наружный сфинктер мочеиспускательного канала. Мужской мочеиспускательный канал (мужская уретра) — это узкая трубка, имеющая у взрослого человека длину 16-22 см. У мочеиспускательного канала различают 3 части: предстатель­ную, проходящую через предстательную железу; перепончатую, самую короткую, проходящую через мочеполовую диафрагму, и губчатую — самую длинную, залегающую в губчатом теле поло­вого члена. На задней стенке предстательной части мочеиспускательного канала расположено возвышение — семенной холмик, по бокам от которого открываются устья семявыбрасывающих протоков и протоков простатических желез. Вокруг перепончатой части уретры поперечнополосатые мышцы мочеполовой диафрагмы образуют наружный (произвольный) сфинктер (сжиматель) мочеиспус­кательного канала.

Особой структурой почек является юкстагломерулярный аппарат. Морфоло­гически он образует как бы треугольник, две стороны кото­рого составляют приносящая и выносящая артериолы, а ос­нование - специализированный участок стенки извитой час­ти дистального канальца - плотное пятно (macula densa). Такое расположение обеспечивает выполнение ключевых функций — регуляции потока почечной крови и уровня клубочковой фильтрации. Его клетки являются частью АПУД-системы. Синтезируя ренин, они играют ключевую роль в ренин-ангиотензиновой системе (см. ниже). Юкстагломерулярные клетки также принимают участие в выработке эритропоэтина — фактора, стимулирующего образование эритроцитов.

Кровоснабжение почек.Главной отличительной особенностью кровоснабжения почек является то, что кровь используется не только для трофики органа, но и для образования мочи. Это возможно благодаря двойной сети капилляров.Почки получают кровь из коротких почечных артерий, которые отходят от брюшно­го отдела аорты. В почке артерия делится на большое коли­чество мелких сосудов-артериол, приносящих кровь к клу­бочку. Приносящая (афферентная) артериола входит в клу­бочек и распадается на капилляры (первая капиллярная клубочковая сеть), которые, сливаясь, образуют выносящую (эфферентную) артериолу. Капилляры клубочков выполняют только функцию мочеобразования, поэтому кровь, выходя­щая из капсулы, остается артериальной. Диаметр принося­щей артериолы почти в 2 раза больше, чем выносящей, что создает условия для поддержания необходимого артериаль­ного давления в клубочке. Вы­носящая артериола вновь распадается на сеть капилляров во­круг проксимальных и дистальных канальцев (вторая сеть капилляров). Эти капилляры выполняют обменную функ­цию. Артериальные капилляры переходят в венозные, кото­рые, сливаясь в вены, отдают кровь в нижнюю полую вену.

Через сосуды почки в 1 мин. проходит около 1/4 объема крови, выбрасываемого сердцем в аорту. Скорость кровотока в корковом веществе составляет 4-5 мл/мин, на 1 г ткани, что является самым высоким уровнем органного кровотока.

Благодаря многочисленным механизмам ауторегуляции кровоток в почках остается постоянным при изменении системного артериаль­ного давления в пределах 80-180 мм рт. ст. Однако при ряде стрессовых ситуаций (кровопотеря, эмоциональный стресс и т.д.) кровоток в почках может изменяться. Если артериальное давле­ние снижается до 50 мм рт.ст., образование мочи прекраща­ется (анурия).

Строение нефрона

Юкстагломерулярный аппарат

Функции почек

Выделительная, или экскреторная, функция.Почкиудаляют из организма избыток воды, неорганических и орга­нических веществ, конечные продукты азотистого обмена и чужеродные вещества: мочевину, мочевую кислоту, креати­нин, аммиак, лекарственные препараты.

Образование и выделение в кровоток физиологически активных веществ(инкреторная функция):ренина (см. ниже), эритропоэтина, активной фор­мы витамина D, тромбопластина, тромбоксана (вызывает агрегацию тромбоцитов, сужает сосуды), простациклина (тормозит агрегацию тромбоцитов), урокиназы (активирует плазминоген, вызывающий фибринолиз), простагландинов, брадикининов.

Ренин является ферментом, который приводит к расщеплению α-глобулина плазмы крови ангиотензиногена с образованием ангиотензина I. Под влиянием ангиотензинпревращающего фермента ангиотензин I превращается в активный ангиотензин II, являющийся мощным сосудосуживающим веществом. Ангиотензин II, суживая сосуды, повышает артериальное давление. Ангиотензин II может превращаться в ангиотензин III, который также является сильным сосудосуживающим веществом. Кроме того, ангиотензин II стимулирует секрецию альдостерона, который увеличивает реабсорбцию натрия в почечных канальцах, что ведет к задержке воды в организме и повышению АД. Ангиотензин II вместе с альдостероном и ренином составляют одну из важнейших регуляторных систем - ренин-ангиотензин-альдостероновую систему. Таким образом, ренин-ангиотензин-альдостероновая система регулирует АД как путем изменения сосудистого тонуса, так и за счет изменения количества выводимой с мочой воды. Если давление в приносящей артериоле возрастает, то продукция ренина снижается, и наоборот.

Активная фор­ма витамина D является стероидной формой преобразованных в почках (и печени) прекурсоров, которые либо поставляются с пищей, либо производятся при действии ультрафиолетового излучения на кожу. Витамин D способствует сохранению Ca²⁺ в организме за счет увеличения кишечного поглощения Са²⁺_, а также за счет сокращения потерь Са²⁺ с мочой.

Регуляция водного баланса и соответственно объема крови и внеклеточной жидкости (волюморегуляция). Осуществляется путем изменения выделения воды и ионов натрия с мочой главным образом с помощью гормонов АДГ (повышает реабсорбцию воды и снижает диурез), альдостерона (повышает реабсорбцию натрия в канальцах, а за ним и воды) и натрийуретического гормона (усиливает выделение ионов натрия и воды почкой).

АДГ: При увеличении объема циркулирующей жидкости в организме и соответственно объема циркулирующей крови - ОЦК (гиперволемии) возбуждаются волюморецепторы рефлекксогенных зон, импульсы от которых идут в ЦНС, угнетая секрецию АДГ в гипоталамусе, что приводит к увеличению диуреза.

Альдостерон: Альдостерон вызывает повышение реабсорбции натрия в канальцах, а за ним и воды. В результате ОЦК возрастает. Секрецию альдостерона стимулирует ангиотензин II, который образуется под действием ренина.

Натрийуретический гормон:. Растяжение стенок предсердий приводит к стимуляции выработки клетками предсердий натрийуретического гормона, что приводит к снижению реабсорбции натрия и воды, а следовательно, к снижению ОЦК.

Регуляция ионного составажидкостей внутренней среды и ионного баланса организма путем избирательной экскреции ионов с мочой (ионная регуляция). Это происходит с помощью гормонов альдостерона, натрийуретического гормона, паратгормона, кальцитонина.

Регуляция постоянства осмотического давленияжидкостей внутренней среды путем изменения объема выво­димой с мочой воды, а также количества выводимых осмоти­чески активных веществ: солей, мочевины, глюкозы (осморегуляция). Осуществляется путем с помощью АДГ(повышает реабсорбцию воды и снижает диурез), альдостерона (повышает реабсорбцию натрия в канальцах, а за ним и воды) и натрийуретического гормона (усиливает выделение ионов натрия и воды почкой).

АДГ. В результате возбуждения осморецепторов, которые расположены в гипоталамусе, а также в интерстиции тканей и кровеносных сосудов сердца, печени, селезенки, почек и других органов, усиливается выброс АДГ из нейрогипофиза. АДГ повышает реабсорбцию воды, что приводит к задержке воды в организме, выделению осмотически концентрированной мочи и нормализации осмотического давления крови.

Альдостерон и натрийуретический гормон. Увеличение концентрации ионов натрия в крови тормозит выработку альдостерона и увеличивает секрецию натрийуретического гормона, что способствует выведению натрия с мочой из организма и коррекции гиперосмии.

Регуляция кислотно-основного состоянияпутем экс­креции водородных ионов, нелетучих кислот и оснований. При интенсивной мышечной работе, питании мясом образуется больше кислот и моча становится кислой, при потреблении растительной пищи - щелочной.

Регуляция уровня артериального давленияпутем внутренней секреции ренина, веществ депрессорного дейст­вия, экскреции натрия и воды, изменения объема циркули­рующей крови.

Регуляция эритропоэза путем внутренней секреции эритропоэтина.

Регуляция гемостаза путем образования гуморальных регуляторов свертывания крови и фибринолиза - урокиназы, тромбопластина, тромбоксана, а также участия в обмене фи­зиологического антикоагулянта гепарина.

Участие в обмене белков, липидов и углеводов(мета­болическая функция). В почечных клубочках расщепляются фильтрующиеся низкомолекулярные белки, пептиды, гормоны до аминокислот, которые затем возвращаются в кровь. Почка обладает способностью к глюконеогенезу. При длительном голодании половина поступающей в кровь глюкозы образуется почками. Участие почки в обмене липидов заключается в том, что свободные жирные кислоты в ее клетках включаются в состав триацилглицеринов и фосфолипидов и в виде этих соединений поступают в кровь.

Защитная функция:удаление из внутренней среды организма чужеродных, часто токсических веществ.