Значение и строение органов выделения. Механизм образования мочи

Образовавшиеся в процессе обмена веществ конечные продукты распада, являющиеся ядовитыми для организма, удаляются из него через почки, потовые железы, легкие, кишечник.

Почкам принадлежит основная функция выделения продуктов распада и поддержания водно-солевого баланса организма.

Через почки выводятся излишки воды и минеральных солей, аммиак, мочевина, мочевая кислота и некоторые другие вещества, образовавшиеся в организме или принятые с пищей. Почки поддерживают постоянную величину рН крови, регулируют содержание гемоглобина. Через легкие удаляются двуокись углерода и вода. Потовые железы кожи выделяют воду, минеральные соли, небольшое количество органических веществ.

На поперечном разрезе почки (рис. 11) можно видеть два отличающихся по цвету слоя: более светлый - мозговой и более темный - корковый. Выделяемая почкой моча из почечной лоханки по мочеточнику попадает в мочевой пузырь, а затем но мочеиспускательному каналу наружу. Структурной и функциональной единицей почки является нефрон (рис. 12). Каждая почка состоит из 1 млн. нефронов. Нефрон начинается клубочком, состоящим из капилляров, погруженных в двустенную чашу - капсулу Боумена-Шумлянского. Между стенками ее имеется полость, в которую фильтруется первичная моча.

Первичная моча имеет тот же состав, что и плазма крови, за исключением белков. Она проходит извитой каналец первого порядка, петлю Генле, извитой каналец второго порядка и по собирательной трубке поступает в почечную лоханку, в процессе чего благодаря реабсорбции образуется вторичная моча.

Рис. 11. Строение почки: 1 - капсула почки; 2 - корковый слой; 3 - мозговой слой; 4 - почечная лоханка; 5 - мочеточник

Рис. 12. Схема строения нефрона:

1 - клубочек капилляров; 2 - капсула 3- эпителий извитого почечного канальца 4 - собирательная трубочка; 5 - приносящая артериола; 6 - выносящая артериола; 7 - венула; 8 - извитой почечный каналец; 9 - фильтрация первичной мочи; 10 - реабсорбция

Кровоснабжение почки имеет некоторые особенности. Мелкая артерия, входящая в капсулу клубочка (приносящий сосуд), распадается на несколько десятков капилляров, образующих клубочек. Капилляры вновь собираются в артерию - выносящий сосуд, по которому кровь оттекает от клубочка. Между приносящим и выносящим сосудами располагаются эндокринные клетки.

Просвет выносящего сосуда уже просвета приносящей артерии, что создает повышенное давление крови в капиллярах. По выходе из капсулы выносящий сосуд вновь распадается на капилляры, которые густой сетью оплетают извитые почечные канальцы первого и второго порядка. Таким образом, артериальная кровь проходит через двойную сеть капилляров. Капилляры собираются в мелкие вены, которые при слиянии образуют почечную вену. Почечная вена впадает в нижнюю полую вену.

Образование мочи состоит из трех этапов: фильтрации, обратного всасывания (реабсорбции) и канальцевой секреции.

Из капилляров-клубоч­ков моча фильтруется через полупроницаемую мембрану капсулы. Этому процессу способствует то, что артериальное давление в капиллярах клубочков значительно больше, чем в капиллярах остальных органов, и составляет около 70 мм рт. ст.

Это объясняется тем, что почечная артерия отходит от брюшной аорты, которая еще не разветвилась на большое число артерий, и тем, что длина почечной артерии невелика и давление падает в ней незначительно. К тому же диаметр выносящей артерии нефрона в два раза уже, чем приносящей. С другой стороны, существуют факторы, препятствующие фильтрации. Так, давление в капсуле клубочка составляет около 20 мм рт. ст. Присутствие в крови белков плазмы создает осмотическое давление, равное 30 мм рт. ст., которое удерживает воду в кровеносном русле. Таким образом, давление, обеспечивающее клубочковую фильтрацию, равно: 70 - (20 +30) = 20 мм рт. ст. В течение суток через почки протекает около 1700 л крови, а количество первичной мочи составляет 170 л в сутки. Вторичной мочи в сутки выделяется 1-2 л, следовательно, обратно всасывается 168 л жидкости. Обратное всасывание - это второй этап образования мочи. В канальцах вновь всасываются и поступают в кровь вода, глюкоза, многие аминокислоты, витамины, большая часть ионов натрия, кальция, калия, хлора. Вследствие этого осмотическое давление во второй капиллярной сети выше, чем в полости канальцев. Выводимые вещества - мочевина, мочевая кислота, сульфаты - почти не подвергаются обратному всасыванию. Обратное всасывание воды в нисходящей части петли Генле и канальцах первого порядка идет пассивно вследствие повышенного осмотического давления тканевой жидкости, окружающей канальцы. Нисходящая часть петли Генле для ионов натрия непроницаема. Канальцевая секреция имеет для человека большое значение, благодаря ей из организма выделяются вещества, которые не поддаются клубочковой фильтрации. В клетках канальцев синтезируется аммиак, выделяющийся в виде аммонийных солей. Аммиак замещает ионы натрия и калия, которые сохраняются в организме.

Регуляция водно-солевого обмена осуществляется преимущественно гуморальным путем, хотя определенную роль играет нервный механизм. Кровь с повышенным осмотическим давлением омывает осморецепторы (нервные клетки промежуточного мозга), в результате чего они сморщиваются.

Это увеличивает частоту генерируемых осморецепторами нервных импульсов, которые поступают в гипофиз. В свою очередь, гипофиз выделяет антидиуретический гормон (диурез - выделение мочи), который воздействует на клетки извитого канальца второго порядка и собирательных трубочек, усиливая процесс обратного всасывания. В итоге количество выделяемой вторичной мочи уменьшается. Что касается нервной регуляции, которая имеет меньшее значение, то ее механизм сводится к уменьшению или увеличению просвета приносящих или выносящих артерий, вследствие чего меняется фильтрационное давление.

Активное всасывание ионов натрия в восходящей части петли Генле регулирует также гормон надпочечников - альдостерон. На ранних этапах эволюции, как только возникла вторичная полость тела (у кольчатых червей), процесс образования мочи стал включать два этапа.

Сначала продуцируется жидкость, являющаяся исходным материалом для получения мочи (образование первичной мочи у млекопитающих), а затем эта жидкость подвергается обратному всасыванию, в результате чего образуется вторичная моча. В процессе эволюции артериальное давление увеличивается, что и обусловило значительное усиление процессов фильтрации. Параллельно возрастало обратное всасывание, т. е. интенсифицировались оба этапа процесса мочеобразования. Обобщенные данные о строении и функции мочевыделительной системы приведены в таблице

Таблица 9

Мочевыделительная система