Человеческий организм обеспечивается в среднем 2500 миллилитрами воды. Около 150 миллилитров появляется в процессе метаболизма. Для равномерного распределения воды в организме ее приходящее и уходящее количество должны соответствовать друг другу.
Основную роль в выводе воды играют почки. Диурез (мочевыделение) за сутки равен в среднем 1500 миллилитрам. Остальная вода выводится посредством легких (около 500 миллилитров), кожи (около 400 миллилитров) и небольшое количество уходит с каловыми массами.
Механизм образования мочи является жизненно важным процессом, реализуемым почками, он состоит из трех этапов: фильтрации, реабсорбции и секреции.
Нефрон является морфофункциональной единицей почки, обеспечивающей механизм мочеобразования и выведения. В его структуре имеются клубочек, система канальцев, капсула Боумена.
В данной статье рассмотрим процесс образования мочи.
Снабжение почек кровью
Ежеминутно сквозь почки проходит около 1,2 литра крови, что равняется 25 % всей крови, поступающей в аорту. У человека почки по своей массе составляют 0,43 % массы тела. Из этого можно сделать вывод, что кровоснабжение почек проходит на высоком уровне (в качестве сравнения: в пересчете на 100 г тканей ток крови для почки составляет 430 миллилитров в минуту, коронарной системы сердца - 660, головного мозга - 53). Что такое первичная и вторичная моча? Об этом далее.
Важной характеристикой почечного кровоснабжения является то, что ток крови в них остается неизменным при меняющемся артериальном давлении более чем в 2 раза. Так как артерии почек отходят от аорты брюшины, то в них всегда высокий уровень давления.
Первичная моча и ее образование (клубочковая фильтрация)
Первая ступень образования мочи в почках берет начало с процесса фильтрации плазмы крови, который происходит в почечных клубочках. Жидкая часть крови следует сквозь стенку капилляров в углубление капсулы почечного тела.
Фильтрация становится возможной благодаря ряду особенностей, которые связаны с анатомией:
- уплощенные клетки эндотелия, по краям они особенно тонкие и имеют поры, через которые не могут проходить молекулы белка из-за их крупного размера;
- внутренняя стенка емкости Шумлянского-Боумена образуется приплюснутыми эпителиальными клетками, которые также не дают проходить крупным молекулам.
Где образуется вторичная моча? Об этом ниже.
Что этому способствует?
Главной силой, которая обеспечивает возможность фильтрации в почках, становятся:
- высокое давление в почечной артерии;
- не одинаковый диаметр приносящей артериолы почечного тела и выносящей.
Давление в капиллярах - около 60-70 миллиметров ртутного столба, а в капиллярах других тканей оно равняется 15 миллиметрам ртутного столба. Отфильтрованная плазма легко наполняет капсулу нефрона, так как в ней низкое давление - около 30 миллиметров ртутного столба. Первичная и вторичная моча - уникальное явление.
Из капилляров в углубление капсулы фильтруются вода и вещества, растворенные в плазме, за исключением крупных молекулярных соединений. Соли, относящиеся к неорганическим, так же, как и органические соединения (мочевая кислота, мочевина, аминокислоты, глюкоза), без сопротивления заходят в полость капсулы. Высокомолекулярные белки в норме не идут в ее углубление и сохраняются в крови. Жидкость, которая профильтровалась в углубление капсулы, имеет название первичной мочи. Почки человека в течение суток образуют 150-180 литров первичной мочи.
Вторичная моча и ее образование
Второй стадией образования мочи называют возвратное всасывание (реабсорбцию), которое протекает в извитых каналах и петле Генле. Процесс проходит в пассивной форме по принципу толчка и диффузии, и в активной, посредством самих клеток стенки нефрона. Цель этого действия состоит в том, чтобы вернуть в кровь все важные и жизненно необходимые вещества в нужном количестве и вывести конечные элементы обмена, чужеродные и токсические вещества.
Третьим этапом является секреция. Кроме обратного всасывания, в каналах нефрона проходит активный процесс секреции, то есть выделение из крови веществ, которое выполняется клетками стенок нефрона. В ходе секреции в мочу из крови идет креатинин, а также терапевтические вещества.
В ходе протекающего процесса обратного всасывания и выделения образуется вторичная моча, которая довольно сильно отличается от первичной мочи по своему составу. Во вторичной моче высокая концентрация мочевой кислоты, мочевины, магния, ионов хлора, калия, натрия, сульфатов, фосфатов, креатинина. Около 95 процентов вторичной мочи составляет вода, в остальных веществ только пять процентов. В сутки образуется около полутора литров вторичной мочи. Большую нагрузку испытывают почки и мочевой пузырь.
Регуляция мочеобразования
Работа почек саморегулируется, так как они являются крайне важным органом. Почки снабжены большим количеством волокон симпатической нервной системы и парасимпатической (окончаниями блуждающего нерва). При раздражениях симпатических нервов падает количество приходящей к почкам крови и давление в клубочках идет вниз, а следствием этого является замедление процесса образования мочи. Оно становится скудным при болевых раздражениях из-за резкого сосудистого сокращения.
Когда блуждающий нерв раздражен, то это приводит к усилению мочеобразования. Также при абсолютном пересечении всех нервов, которые подходят к почке, она продолжает нормальную работу, что говорит о высокой способности к саморегуляции. Это проявляется в выработке активных веществ - эритропоэтина, ренина, простагландинов. Данные элементы контролируют кровоток в почках, а также процессы, связанные с фильтрацией и всасыванием.
Какие гормоны это регулируют?
Ряд гормонов регулирует работу почек:
- вазопрессин, который вырабатывает отдел мозга гипоталамус, усиливает возвратное поглощение воды в каналах нефронов;
- альдостерон, который является гормоном коры надпочечников, отвечает за усиление всасывание ионов Na + и К + ;
- тироксин, который является гормоном щитовидной железы, усиливает мочеобразование;
- адреналин вырабатывается надпочечниками и вызывает уменьшение образования мочи.
Почки и мочеполовая система участвуют в таком процессе, как образование мочи, которая представляет собой светло-желтую жидкость, состоящую из электролитов и продуктов метаболизма. Чтобы организм не давал сбоев, необходимо следить за , употреблять правильную пищу и вести здоровый образ жизни.
Существует так называемая теория образования мочи. Вся еда и жидкость после попадания в организм начинает перерабатываться и в кровь поступают составляющие ее элементы. Во время циркуляции кровь проходит практически через все органы, конечный из которых - почки. Процесс образования мочи заключается в прохождении крови трех последовательных этапов:
- Фильтрации. На данном этапе образовывается первичная моча. Предварительно кровь проходит по сосудам, а почки проводят ее фильтрацию (для этого существует трехслойная система очистки, тщательно проводящая обработку). Почки отвечают за очистку организма от белка, именно поэтому, если в анализах мочи у человека повышен белок, можно смело предполагать о возможно имеющихся проблемах с почками;
- Реабсорбции. Этот этап проходят все белки и частицы, попавшие в почки после фильтрации. В процессе реабсорбции они возвращаются обратно в кровь. Также организм получает с возвратом и необходимую ему жидкость;
- Секреции. Противоположный реабсорбции этап, заключающийся в образовании вторичной мочи и ее попадании в мочевой пузырь через мочеточники.
Если происходит нарушение в процессе того, как образуется моча, у человека могут возникнуть серьезные последствия и заболевания.
Из чего состоит моча
В составе нормальной мочи находится вода, электролиты и конечные продукты клеточного метаболизма, поступившие в почки с кровью и попавшие в мочу после фильтрации. Урина образуется в почках благодаря нефрону (специальной единицей, отвечающей за образование и выведение мочи). Таких нефронов в почке насчитывается свыше одного миллиона. Характеристика работы нефронов заключается в том, чтобы обеспечивать надежную работу почек и образование мочи, выполняя свои функции периодично (когда одна их часть активно работает – вторая отдыхает).
Нефрон состоит из:
- почечного тельца, представляющего собой клубочек сосудов и капсулу почечного клубочка, которая его окружает;
- проксимального сегмента, состоящего из прямой и изогнутой частей;
- тонкого сегмента петли нефрона;
- дистального сегмента, состоящего из прямой и изогнутой частей. Изогнутые канальцы переходят в собирательные трубки, образующие протоки, выводящие биологическую жидкость через мочеточники.
Количество, состав и выведение мочи
Среднее количество суточной мочи выводящейся человеком составляет примерно полтора литра. То, с какой интенсивностью моча образуется и выводится из организма, зависит от времени суток и количества выпитой жидкости.
В течение дня мочи образуется больше, чем ночью, потому как организм отдыхает и артериальное давление также снижается. Образовавшаяся в ночное время моча будет темнее, чем дневная.
На происходящие в организме процессы диуреза оказывает влияние в том числе и физическая нагрузка: уменьшается снабжение почек кровью и снижаются процессы ее очистки (кровь по большей части притекает к мышцам, находящимся в работе). Активное потоотделение во время нагрузок физического характера тоже способствует уменьшению мочеобразования.
В норме цвет мочи считается светло-желтым. Цвет ей дают пигменты, образующиеся из билирубина желчи в кишечнике, почках и выделяющиеся ими. Когда моча отстаивается, появляется осадок из солей и слизи, пребывавших в ее составе. Плотность ее в среднем имеет показатели 1,015-1,020 и зависит от того, сколько жидкости попало в организм.
Выводится вторичная моча из канальцев в лоханку, после чего проходит по мочеточникам под воздействием силы тяжести и их перистальтики в мочевой пузырь. Между мочеточником и мочевым пузырем располагается клапан, который имеет свойства препятствовать возврату мочи назад в организм.
В период поступления мочи в мочевой пузырь наблюдается повышение давления. Когда оно достигает двенадцати сантиметров водного столба, человек начинает ощущать чувство необходимости в мочеиспускании, после которого давление снижается к нулю. Проходит мочеиспускание благодаря одновременному сокращению стенок и послаблению его сфинктера. Взрослый человек способен контролировать этот процесс и при необходимости задерживать мочеиспускание. Маленькие дети же не могут задерживать мочеиспускание, пока этот навык не выработается с возрастом.
Процесс образования мочи проходит длительный путь, в котором активное участие принимают почки. При наличии каких-либо отклонений от нормы в анализах мочи необходимо проверить почки на наличие возможных отклонений и заболеваний, чтобы наладить их полноценную работу.
Задумывались ли вы когда-либо, какую титаническую работу проделывают наши органы ежедневно, чтобы обеспечить Как и где образуется первичная моча и вторичная, каковы механизмы регуляции этих сложных процессов, что происходит с организмом при их нарушениях? Рассмотрим эти вопросы в данной статье подробнее.
Введение
Обмен веществ - это единственный источник энергии и питательных субстратов для всех живых организмов, в том числе и человека. А главным переносчиком их является кровь. Однако в процессе обмена веществ образуются не только необходимые нам, но и лишние, ненужные или даже токсичные метаболиты, которые необходимо выделять обратно, в окружающую среду. Путей для этого 4: с воздухом на выдохе, с кожными секретами, через кишечник и почки. Вот последний механизм мы и рассмотрим более подробно, ведь от этого зависит большая часть правильного метаболизма в нашем организме, а значит, и его обеспечение всеми необходимыми веществами.
Каково значение почек в организме?
Почки, как известно, в норме - это парный орган, располагающийся экстраперитонеально в поясничной области человека. Именно этот орган отвечает за выделение всех токсинов и метаболитов организма, которые находятся в крови и не попадают в желчь, и за электролитный баланс. Помимо этого, в них синтезируются некоторые гормоны и располагается один из основных механизмов регуляции артериального давления - ренин-ангиотензин-альдостероновая система, которая за счет специальных юкстагломерулярных клеток в приносящей артериоле почечного тельца очень чувствительно реагирует на этот показатель. Паренхима же этого органа состоит из миллионов нефронов, в капиллярных клубочках которых происходит образование первичной мочи, а в канальцах - ее концентрация до вторичной.
На чем все основано?
Этот процесс многоэтапный и основан на понятии градиента, то есть разницы между величинами. Так, градиент давления между приносящей и выносящей артериолами регулирует количество выделяемой мочи, а значит, и значение объема циркулирующей крови и артериального давления. А ионов и проницаемость для них стенок канальцев обеспечивает электролитный баланс в нашем организме. Таким образом, почки - жизненно важный орган, а также единственный правильный ответ на вопрос: «Как и где образуется первичная моча?» Если говорить подробнее о то в нем выделяют две основные части: почечное тельце (капиллярный клубочек + внешняя капсула Боумена-Шумлянского) и канальцы (нисходящие - проксимальные извитой прямой, петля Генле, восходящие - дистальные прямой и извитой). Как и где образуется первичная моча в этой сложной системе? Довольно просто, если разобраться.
Как это работает?
Итак, все процессы происходят именно в структурах нефрона путем последовательных механизмов. По сути, первичная моча - это жидкость, полученная методом фильтрации от клеточных элементов крови, и происходит это в почечном тельце. За счет того, что диаметр приносящей артериолы нефрона в два раза больше диаметра выносящей, кровь под большим давлением нагнетается в капсулу Боумена-Шумлянского, и под влиянием этой же силы поступает в капиллярный клубочек. При этом клеточные элементы и крупнодисперсные молекулы не проходят барьер стенок сосудов, и таким образом они выходят из капсулы обратно по выносящей артериоле. Вот как и где образуется первичная моча. И этот процесс повторяется постоянно, каждую секунду, ведь для поддержания жизнеспособности наших органов и тканей кровь циркулирует непрерывно, проходя также и через почки.
Несколько подробнее
Таким образом, в сутки этот орган пропускает через себя до 1700 литров крови, из которых образуется первичная моча (150-170 литров), то есть по 1 л из каждых десяти. При этом достаточно жидкости необходимо выделить из организма, ведь ежедневно человек потребляет около 2-3 л воды, плюс дополнительно около полулитра образуется в ходе процессов метаболизма. А поскольку первичная моча получается путем простейшей фильтрации крови через мембраны, то она представляет собой практически плазму, однако без крупных молекул. Но в отличие от конечной, в состав первичной мочи также включены многие ионы и глюкоза, поскольку они легко проникают через сосудистую стенку. Далее, при прохождении ее через систему канальцев, происходит реабсорбция воды, электролитов и, что важнее всего, глюкозы. Именно поэтому при обнаружении в белка и сахара врач непременно подозревает патологическое состояние организма.
Заболевания
Наиболее распространенной патологией является пиелонефрит - воспаление чашечно-лоханочной системы инфекционной природы, то есть отделов почки, которые выводят мочу уже в мочеточник. Паренхима при этом страдает незначительно, поэтому белок обнаруживается в малом количестве, зато бактерии и лейкоциты - в значительном. Помимо этого, различной природы нефриты возникают при системных патологиях организма (амилоидозе), заболеваниях сердечно-сосудистой системы (атеросклерозе, артериальной гипертонии, тромбозе), нарушениях обмена веществ. Также существуют и врожденные пороки развития Таким образом, почки крайне подвержены патологическим изменениям, а поскольку их роль в организме жизненно высока, то об их здоровье следует заботиться смолоду.
Моча образуется в почках - парных органах, которые находятся у задней стенки брюшной полости, на расстоянии ладони от поясничного отдела позвоночника:
Каждая почка человека весит около 150 граммов. Но, несмотря на свои малые размеры, почки обильно снабжаются кровью: за 5 минут через почки успевает пройти весь объем крови содержащийся в организме (у взрослого человека это около 5 литров). Вся жидкость крови за сутки успевает профильтроваться приблизительно 20 раз.
Кровь поступает в почки через почечную артерию. В почках она очищается от продуктов обмена веществ. Эти продукты почки выводят из организма через мочу. А очищенная кровь выходит из почки через почечную вену.
Почка покрыта снаружи прочной капсулой из соединительной ткани. На продольном срезе почки хорошо различаются два слоя, из которых состоит почка - мозговое и корковое .
Функциональной единицей почки является нефрон . В каждой почке содержится около 1 миллиона нефронов. Каждый нефрон состоит из почечного тельца и системы канальцев .
В корковом веществе находятся клубочки нефронов. В них происходит фильтрация крови: каждый клубочек нефрона под действием артериального давления пропускает жидкость с растворенными в ней веществами, но не пропускает белки и кровяные клетки - они остаются в крови. А профильтрованная жидкость поступает в систему канальцев, которые находятся в мозговом веществе почки.
Эта профильтрованная жидкость называется первичной мочой . В почке за 1 минуту образуется 130 мл первичной мочи, или 8 литров в час. Но ведь мы выводим всего 1-1,5 литра мочи в сутки - куда же девается остальная первичная моча?
В системе канальцев большая часть воды забирается обратно в кровь (этот процесс называется реабсорбцией, или обратным всасыванием). Вместе с водой всасываются обратно в кровь многие ценные вещества, которые организм не может себе позволить потерять - это глюкоза, витамины, аминокислоты и другие. В канальцах всасывается в кровь 7/8 объема жидкости, профильтрованной в клубочках!
Таким образом, почки обладают способностью концентрировать мочу, то есть забирать из нее воду и отдавать ее обратно в кровь. Это свойство особенно важно в условиях затрудненного доступа к воде, например, в пустынях.
Образованная в канальцах профильтрованная жидкость называется вторичной мочой . Она поступает в собирательные трубочки, а далее - в лоханку почки. Из лоханки моча через мочеточники поступает в мочевой пузырь, а оттуда выводится наружу.
Их функции включают удаление из организма ненужных продуктов обмена и чужеродных веществ, регуляцию химического состава жидкостей тела путем удаления веществ, количество которых превышает текущие потребности, регуляцию содержания воды в жидкостях тела (и тем самым их объема) и регуляцию рН жидкостей тела .
Почки обильно снабжаются кровью и гомеостатически регулируют состав крови . Благодаря этому поддерживается оптимальный состав тканевой жидкости , и, следовательно, внутриклеточной жидкости омываемых ею клеток, что обеспечивает их эффективную работу.
Почки приспосабливают свою деятельность к изменениям, происходящим в организме. При этом только в двух последних отделах нефрона - в дистальном извитом канальце почки и собирательной трубке почки - изменяется функциональная активность с целью регуляции состава жидкостей тела . Остальная часть нефрона вплоть до дистального канальца функционирует при всех физиологических состояниях одинаково.
Конечным продуктом деятельности почек является моча , объем и состав которой варьирует в зависимости от физиологического состояния организма.
Каждая почка содержит около одного миллиона структурно-функциональных единиц (нефронов). Схема нефрона показана на Рис. № 1
Рисунок № 1. Строение почечного клубочка и нефрона с кровеносными сосудами:
1-приносящая артерия; 2-выносящая артерия; 3-клубочковая капиллярная сеть; 4-капсула Боумена; 5-проксимальный каналец; 6-дистальный каналец; 7.собирательные трубочки; 8-капиллярная сеть коркового и мозгового вещества почек.
Попавшая в почки плазма крови (около 20 % общего сердечного выброса) подвергается ультрафильтрации в клубочках. Каждый клубочек содержит почечные капилляры, окруженные капсулой Боумена. Движущая сила, обеспечивающая ультрафильтрацию – градиент между давлением крови и гидростатическим давлением гломерулярного пространства, составляющей около 8 кПа. Противодействует ультрафильтрации онкотическое давление, составляющее около 3,3 кПа, создаваемое растворенными белками плазмы, которые сами практически не подвергаются ультрафильтрации (Рис. № 2).
Рисунок № 2. Силы, обеспечивающие фильтрацию плазмы в клубочках почек
|
|
Рисунок № 3. Мочевые органы |
|
кора почек мозговое вещество |
|
|
почечные чашечки |
|
|
почечная лоханка |
|
|
мочеточник |
|
|
мочевой пузырь |
|
|
Мочеиспускательный канал |
Процесс образования мочи проходит в два этапа. Первый проходит в капсулах наружного слоя почек (почечном клубочке). Вся жидкая часть крови, которая поступает в клубочки почек, фильтруется и попадает в капсулы. Так образуется первичная моча, которая представляет собой практически плазму крови.
В первичной моче содержатся наряду с продуктами диссимиляции и аминокислоты, и глюкоза, и многие другие соединения, необходимые организму. Нет в первичной моче только белков из кровяной плазмы. Это и понятно: ведь белки не фильтруются.
Второй этап образования мочи заключается в том, что первичная моча проходит по сложной системе канальцев, где последовательно всасываются нужные для организма вещества и вода. Все вредное для жизнедеятельности организма остается в канальцах и в виде мочи выводится из почек по мочеточникам в мочевой пузырь. Эта конечная моча и называется вторичной.
Как же совершается этот процесс?
Первичная моча непрерывно проходит через извитые почечные канальцы. Эпителиальные клетки, из которых состоят их стенки, совершают огромную работу. Они активно всасывают из первичной мочи большое количество воды и все вещества, необходимые организму. Из эпителиальных клеток они возвращаются в кровь, текущую по сети капилляров, которая оплетает почечные канальцы.
Насколько велика работа, совершаемая почечным эпителием, можно судить, например, по тому, что его клетки всасывают из первичной мочи около 96% содержащейся в ней воды. На свою работу клетки почечного эпителия затрачивают огромное количество энергии. Поэтому обмен веществ происходит в них очень интенсивно. Это подтверждается тем, что почки, которые составляют всего 1/160 веса нашего тела, потребляют примерно 1 / 11 поступающего в него кислорода. Образовавшаяся моча течет по трубочкам пирамидок к сосочкам и просачивается через находящиеся в них отверстия в почечные лоханки. Оттуда она стекает по мочеточникам в мочевой пузырь и удаляется наружу (Рис. № 3).