Лекція 7. Фізіологія системи виділення

План лекції:

1. Функції системи виділення.

2. Нирки.

3. Нефрон як структурно-функціональна одиниця нирок.

4. Механізм утворення сечі.

Основними органами виділення у людини є нирки. Крім нирок видільну функцію виконують шкіра, легені, печінка, шлунково-кишковий тракт. Через легені із організму виводиться вуглекислий газ, вода у вигляді пари і деякі леткі речовини. Легені є швидким і ефективним регулятором кислотно-лужної рівноваги в організмі. Шкіра за допомогою потових і сальних залоз видаляє з організму воду, солі, продукти розпаду (сечовина, сечова кислота, креатинін тощо). Деякою мірою шкіра може компенсувати недостатність функції нирок при їх захворюванні. Екскреторна функція шлунково-кишкового тракту полягає головним чином у видаленні з організму солей важких металів, продуктів розпаду жовчних пігментів, неперетравлених решток їжі у вигляді калових мас. 

Функції нирок:

- видільна – нирки видаляють продукти розпаду, надлишок води, лікарські препарати та ін. Виводячи воду, нирки підтримують осмотичний тиск внутрішнього середовища організму, беруть участь у водно-сольовому обміні;

- підтримання гомеостазу – нирки забезпечують сталість кислотно-лужної рівноваги в організмі;

- синтетична – нирки беруть участь в утворенні деяких речовин (ренин);

- секреторна – виділяють органічні кислоти і луги, іони калію К⁺ та натрію Н⁺.

Нирки розташовані по обидва боки від поперекового відділу хребта. На внутрішньому боці нирок є заглиблення, у якому знаходяться судини і нерви, оточені сполучною тканиною. Нирки вкриті сполучнотканинною капсулою, маса нирок становить 200–250 г. На поздовжньому розрізі нирки видно два шари: кірковий – темно-червоний, і мозковий – світліший. Мозкову речовину нирки складають петлі Генле і ниркові канальці, що розташовані паралельно гілкам петлі Генле. Гломерули та звивисті відділи проксимальних і дистальних канальців утворюють кіркову речовину нирок.

Елементарною структурно-функціональною одиницею нирки є нефрон. Нефрон складається з судинного клубочка, капсули (капсула Шумлянського–Боумена) і ниркових канальців. Капсула складається з двох шарів (вісцеральний і парієтальний), між ними є порожнина. Всередині капсули розташований судинний клубочок, який тісно прилягає до вісцерального листка капсули. Судинний клубочок – це клубочок капілярів, на які розгалужується артерія, що приносить кров до нирки. З порожнини між двома листками капсули виходять ниркові канальці. Ниркові канальці – довгі трубочки з одношаровими стінками. Канальці складаються з трьох відділів:

1) проксимальний, складається зі звивистої та прямої частин петлі Генле;

2) тонкий сегмент петлі Генле;

3) дистальний каналець, що складається з прямої частини (товстий висхідний відділ петлі Генле).

Дистальний відділ канальця переходить у збірну трубку. Збірні трубки зливаються, утворюючи загальні вивідні протоки, які проходять через мозковий шар нирки до верхівок сосочків. Сосочки виступають у порожнину ниркової миски. Ниркові миски відкриваються у сечоводи, які входять у сечовий міхур. Сечовий міхур – порожнистий орган, куди постійно порціями надходить сеча з сечоводів. З сечового міхура виходить сечівник, який зв’язує сечовий міхур з зовнішньою поверхнею тіла людини.

Кровопостачання нирок. До нирок кров надходить з ниркової артерії, яка є однією з найбільших гілок аорти. Артерія у нирці галузиться на велику кількість артеріол, кожна артеріола підходить до окремого судинного клубочка, де поділяється на капіляри (перша капілярна сітка). Капіляри об’єднуються, утворюють артеріолу, що виносить кров (виносна артеріола). Виносна артеріола знову розгалужується на капіляри, які обплітають канальці. Ці капіляри зливаються у вени, які впадають у нижню порожнисту вену. Діаметр артеріоли, по якій кров надходить до нирок, у два рази більший від діаметра виносної артеріоли, що створює високий тиск у капілярах судинного клубочка. Високий тиск у капілярах судинного клубочка сприяє фільтрації сечі у порожнину капсули. Уся кров (4–6 л) проходить через нирки за 5 хв. За добу через нирки проходить 1000–1500 л крові, що дозволяє швидко і повністю виводити всі непотрібні речовини.

Механізм сечоутворення. Сеча утворюється з плазми крові, яка проходить через нирки, і є складним продуктом діяльності нефронів. Сечоутворення відбувається у два етапи: клубочкова фільтрація і канальцева реабсорбція (зворотне всмоктування).

Клубочкова фільтрація. У капілярах судинних клубочків з плазми крові відфільтровується вода і всі розчинені у ній неорганічні і органічні речовини з низькою молекулярною масою. Ця відфільтрована рідина надходить у порожнину капсули, а звідти – у канальці нирок. За хімічним складом ця рідина схожа з плазмою крові, але майже не містить білків. Фільтрат, що утворився, називається первинною сечею. Процесу фільтрації сприяє високий тиск крові у капілярах судинних клубочків (70–90 мм рт. ст.). Первинна сеча надходить у ниркові канальці, де відбувається зворотне всмоктування (реабсорбція) з первинної сечі у кров води, глюкози, солей і невеликої кількості сечовини. У результаті цього процесу утворюється вторинна, або кінцева сеча, яка за складом відрізняється від первинної. За добу у нирках утворюється 150–180 л первинної сечі. Завдяки зворотному всмоктуванню води і розчинених у ній речовин за добу нирками виділяється 1–1,5 л кінцевої сечі. Зворотне всмоктування може відбуватися активно або пасивно.

Активна реабсорбція відбувається завдяки діяльності епітелію ниркових канальців за участю спеціальних ферментних систем з витратою енергії. Активно реабсорбуються глюкоза, амінокислоти, фосфати, солі натрію. Ці речовини повністю всмоктуються у канальцях, тому у кінцевій сечі відсутні. За рахунок активної реабсорбції можливе зворотне всмоктування речовин із сечі у кров навіть у випадку, якщо їх концентрація у крові рівна або перевищує їх концентрацію у первинній сечі у канальцях.

Пасивна реабсорбція відбувається без витрат енергії за рахунок різниці концентрацій, тобто за рахунок дифузії і осмосу. За рахунок пасивної реабсорбції відбувається зворотне всмоктування води, хлоридів, сечовини. Речовини, що виводяться, проходять через стінку тільки тоді, коли концентрація їх у канальцях доходить до порогової величини. За рахунок пасивної реабсорбції виводяться речовини, що мають бути виведені, вони завжди присутні у кінцевій сечі. Найважливішою з цих речовин є сечовина.

Особливе місце у механізмі реабсорбції посідає петля Генле. Петля Генле має два коліна – висхідне і низхідне. Епітелій низхідного відділу пропускає воду, а епітелій висхідного відділу непроникний для води, але здатний активно всмоктувати іони натрію і переводити їх у тканинну рідину, а з неї знову у кров.

З низхідного відділу петлі Генле сеча віддає воду, стає більш концентрованою. Віддача води відбувається пасивно: у висхідному відділі петлі Генле відбувається активна реабсорбція іонів натрію, при надходженні іонів натрію у тканинну рідину, іони натрію «притягують» до себе воду з низхідного відділу петлі Генле, вода виходить у тканинну рідину.

Крім реабсорбції, у канальцях відбувається секреція: за участю спеціальних ферментних систем деякі речовини активно транспортуються з крові у канальці (креатинін).

З канальців сеча надходить у збірні трубки, де відбувається подальше всмоктування води.

Регуляція діяльності нирок. Вегетативна нервова система регулює процеси клубочкової фільтрації і канальцевої реабсорбції. Симпатичні нерви звужують судини: при їх подразненні зменшується виділення води і збільшується виведення натрію з сечею. Парасимпатичні нерви розширюють судини, збільшується діурез. Гуморальна регуляція здійснюється гормонами – вазопресином і альдостероном. Вазопресин зменшує сечовиділення, альдостерон сприяє реабсорбції іонів натрію і виведенню іонів калію, гальмує зворотне всмоктування кальцію і магнію.