Тема 18. Процеси сечовиділення та їх патологія

 

ПЛАН

 

1.Біологічне значення процесів виділення.

Будова нирки.

Утворення сечі нирками.

4. Виведення сечі.

5. Вікові особливості утворення та виведення сечі.

6. Регуляція діяльності нирок.

 

Рекомендована література:

1. Анатомія та фізіологія з патологією за ред. Я.І.Федонюка. Тернопіль: “Укрмедкнига”, 2001р.

2. Ермолаев Ю. А. Возрастная физиология. Учебное пособие для студентов пед. вузов. – М.: Высшая школа, 1985.

 

3. Кисельов Ф.С.Анатомія і фізіологія дитини з основами шкільної гігієни. –К. Ред. шк. 1977.

Леонтьева Н.Н., Маринова К.В. Анатомия и физиология детского организма. – М: Просвещение, 1986.

 

5. Общий курс физиологии человека и животных под. ред.. А.Д. Ноздрачева. М.: Высшая школа, 1991.

 

6. Хоменко Б.Г., Дідков О.М. Анатомія і фізіологія дитячого організму: Навчальний посібник. – К.: НПУ ім. Драгоманова, 2004.

 

Хрипкова А.Г. и др. Возрастная физиология и школьная гигиена. – М: Просвещение, 1990.

Біологічне значення процесів виділення

Кінцеві продукти метаболізму шкідливі для клітин організму. В процесі розщеплення білків, нуклеїнових кислот та інших азотистих сполук утворюються особливо токсичні речовини: аміак, сечовина, сечова кислота, креатин. Аміак пригнічує активність ферментів, в результаті чого порушуються структура і функція клітин. Велика концентрація вуглекислого газу призводить до порушення лужн-кислотної рівноваги. В кінцевих продуктах дисиміляції знаходиться більша кількість молекул, ніж у початковому субстраті, а це призводить до суттєвого збільшення осмотичного тиску. Для підтримання хімічного гомеостазу необхідно постійно виводити із організму кінцеві продукти дисиміляції. Цю функцію виконують органи виділення. До органів виділення відносять нирки, легені, травний канал, шкіру.

Нирки не тільки виводять кінцеві продукти обміну, а й регулюють вміст води і солей в організмі. Через шкіру виводиться багато продуктів обміну, але значно менше, ніж через нирки. Через легені виділяються вуглекислий газ, деякі летючі речовини і незначна кількість води. Травний канал виводить продукти розпаду гемоглобіну, хлориди, частково кальцій.

Будова нирки

Головним органом, що підтримує сталість внутрішнього середовища організму, є нирки. Вони забезпечують сталість фізико-хімічних властивостей крові, регулюють водний баланс організму, виводять продукти обміну та інші токсичні речовини. Стінки ниро к мають два шари, що складаються з кіркової і мозкової речовин. Шар мозкової речовини поділяється на окремі пірамідки нирковими колонками кіркової речовини, яка проникає в мозковий шар. Вершини пірамідок утворюють сосочки, які переходять спочатку в малі, а потім у великі ниркові чашки. Із великих ниркових чашечок утворюються ниркові миски, від яких відходять сечоводи, що впадають в сечовий міхур, з якого сеча по сечовивідному каналу виводиться назовні. Функціональною одиницею, тобто такими утвореннями структур, в яких відбувається сукупність фізіологічних процесів, які забезпечують утворення сечі, є нефрон В нефроні розрізняють такі відділи: 1) капсулу клубочка (Шумлянського — Боумена); 2) проксимальний сегмент, до якого входять звивистий і прямий канальці; 3) петля нефрона (Генле), яка складається із тонких низхідного і висхідного колін; 4) дистальний сегмент — складається із товстого висхідного коліна петлі нефрона і дистального звивистого канальця, який переходить у збиральні трубочки. Збиральні трубочки зливаються і утворюють більш крупні колектори, які відкриваються на верхівці сосочка. В кожній нирці міститься близько 1 млн. нефронів.

Здатність нефрона утворювати сечу зумовлена анатомічними властивостями його структур. Нефрон починається капсулою клубочка, утвореною із розширеної частини звивистих капілярів. До капсули підходить широка артеріола, яка в середині капсули утворює клубочок із 50 капілярних петель. Внутрішня стінка капсули щільно прилягає до капілярів, утворюючи базальну, або фільтруючу, мембрану. Від капілярних петель відходить вузька виносна артеріола, по якій кров відтікає з клубочка. Різниця в діаметрі вхідної і вихідної кровоносних судин забезпечує підтримання високого тиску крові (120...126 гПа) всередині капілярного клубочка.

В нирках розрізняють два типи нефронів: кіркові і юкстамедулярні. Клубочок кіркового нефрона лежить у зовнішній зоні кіркової речовини, а юкстамедулярний розташований на границі кіркового і мозкового шарів. Через юкстамедулярні клубочки кров із артерій може прямо потрапляти у венозну систему. В нормі майже всі юкстамедулярні клубочки закриті і 80% крові переходить через звичайні нефрони.

Особливістю кровопостачання нирок є наявність подвійної сітки капілярів. Перша сітка капілярів утворює клубочок ниркового тільця, а друга — обплітає звивисті канали нефрона. Капіляри другої сітки на відміну від капілярів клубочка збираються в дрібні вени, які, укрупнюючись, утворюють ниркові вени, останні впадають

в нижню порожнисту вену.

У місці впадання артеріоли в клубочок знаходяться групи епітеліальних клітин із значною кількістю нервових волокон, разом вони утворюють юкстагломерулярний навколоклубочковий комплекс. Клітини цього комплексу мають внутрішньосекреторну функцію — виділяють в кров речовину ренін, яка бере участь в регуляції артеріального тиску і ниркового кровообігу.

Утворення сечі нирками

Хімічний аналіз рідини, взятої із капсули клубочка, показує, що вона є фільтратом плазми крові і за своїм хімічним складом близька до неї. В сечі в такій же кількості, як і в плазмі, містяться глюкоза, натрій, калій, хлориди, сульфати, сечовина, сечова кислота та ін. Немає тільки тих сполук, молекулярна маса яких перевищує 70 тис, а діаметр їхніх молекул становить приблизно 10 нм. Це білки і формені елементи крові. На основі цих даних створена фільтраційно-реабсорбційна теорія утворення сечі нирками, яка в наш час є загальновизнаною. Фільтруючою силою є тиск крові в капілярах клубочків (120 гПа). Йому протидіють онкотичний тиск плазми крові (40 гПа) і тиск фільтрату в порожнині капсули клубочка (27 гПа). Різниця між величиною тиску крові і сумою протидіючих йому сил — онкотичного тиску колоїдів плазми і гідростатичного тиску фільтрату називається фільтраційним тиском. В даному випадку він дорівнює 53,0 гПа. Якщо сума протидіючих сил не перевищує тиску крові, то фільтрація відбувається нормально. Зниження тиску крові в капілярах клубочків нижче 67,0 гПа або підвищення тиску в середині капсули призводить до припинення фільтрації. Таким чином, роботу по утворенню фільтрату із плазми крові, або так званої первинної сечі, виконує серце. За добу через нирки проходить 1700...1800 л крові, з якої утворюється 180 л первинної сечі. Фільтраційна поверхня, тобто загальна поверхня стінок клубочків, дорівнює 1,5... 2 м² (що дорівнює площі поверхні тіла).

Механізм, канальцевої реабсорбції. В канальцях відбувається зворотне всмоктування (реабсорбція) в кров води і необхідних для організму органічних і мінеральних речовин. Одні речовини (вода, хлориди) всмоктуються пасивно шляхом дифузії, а інші (глюкоза, натрій, амінокислоти) — за допомогою активного транспорту. Процес реабсорбції здійснюється в основному проти концентраційного градієнта, тому потребує використання енергії АТФ. Так, якщо припинити доступ кисню до нирок, то процес реабсорбції припиняється, хоч фільтрація продовжується.

Механізм активного переносу не однаковий для різних речовин. Активний транспорт натрію здійснюється натрієвим насосом, тоді як глюкоза і амінокислоти — особливим, вибірково діючим механізмом. Вода всмоктується за рахунок осмосу.

З проксимальної частини звивистого канальця в тканинну рідину відбувається вихід води до рівня осмотичного тиску крові. Дальше збільшення концентрації сечі відбувається в петлі нефрона в силу особливої її будови, яка функціонує за принципом зворотно-протитечійної системи. Низхідне і висхідне коліна доторкаються одне до одного і працюють взаємоузгоджено як єдине ціле. Із низхідного коліна петлі в тканинну рідину виходить вода, а із висхідного коліна активно виводяться іони натрію. Іони натрію, що перейшли в тканинну рідину, підвищують осмотичний тиск і притягують молекули води із низхідного коліна петлі. В результаті цього збільшується концентрація сечі в петлі нефрона. Петля нефрона працює як високоефективний механізм, в якому реабсорбується велика кількість води і натрію. Вихід води із первинної сечі в тканинну рідину в низхідному коліні петлі сприяє реабсорбції натрію, а натрій, в свою чергу, — виходу води. У висхідному коліні петлі нефрона натрій всмоктується частково або повністю залежно від потреб організму. Ця ділянка петлі під впливом волокон симпатичної нервової системи здійснює регуляцію натрій-уретичної функції нирок. У звивистих канальцях першого порядку здійснюється так звана облігатна, або обов'язкова, реабсорбція, в результаті якої всмоктується в кров 2/3 первинної сечі. Всмоктування в цій ділянці нефрона є обов'язковим і не регулюється. Реабсорбція, яка здійснюється в петлі нефрона і звивистих канальцях другого порядку, називається факультативною, оскільки інтенсивність її може регулюватись залежно від потреб організму. За добу в нирках із 150...180 л первинної сечі утворюється 1,5 л вторинної сечі. Вторинна, або кінцева, сеча за своїм складом різко відрізняється від плазми крові.

Канальці нирок виконують також іще і секреторну функцію. Ті речовини, які слабо фільтруються або зовсім не переходять у первинну сечу (деякі колоїди, органічні кислоти, амінокислоти), виводяться із організму шляхом секреції.

Ниркам належить особлива роль в підтриманні осмотичного гомеостазу. Вони дуже швидко і точно реагують на зміни гідратації тканин організму за допомогою спеціальних саморегулюючих рефлексів. Їх осморецептори розташовані в супраоптичному і паравентрикулярному ядрах підзгір'я. Імпульси від осморецепторів через зв'язки підзгір'я з гіпофізом визивають підсилення секреції антидіуретичного гормону, який стимулює зворотне всмоктування води нирками. За допомогою цього фізіологічного процесу організм позбавляється від надлишку солей при малих втратах води, а це веде до вирівнювання осмотичного тиску крові. При надходженні в організм великої кількості води секреція антидіуретичного гормону знижується, зменшується всмоктування води в кров і нирки виділяють велику кількість рідкої сечі. Крім центральної нервової системи осморецептори розташовані в периферичних органах — печінці, селезінці. Осморегулюючі механізми мають високу чутливість. Зміщення осмотичного тиску всього на 2% призводить до збільшення діурезу в два рази.

Речовини, які реабсорбуються з первинної сечі, при досягненні певної концентрації в крові можуть всмоктуватись не повністю і попадати в кінцеву сечу. Такі речовини називаються пороговими. До них відносяться глюкоза, а з неорганічних речовин солі натрію, калію, кальцію, фосфати та ін. Наприклад, для глюкози пороговою концентрацією є 150...180 мг%.

Непорогові речовини — це такі, які не підлягають зворотному всмоктуванні в кров і повністю виводяться з сечею. До них відносяться кінцеві продукти білкового обміну, а також сульфати і деякі лікарські речовини.

Виведення сечі

Сеча збирається в ниркові миски, а звідти по сечоводах надходить в сечовий міхур. Випорожнення міхура відбувається внаслідок скорочення гладеньких м'язів його стінок. Регуляція сечовипускання рефлекторна. Нервовий центр, який зумовлює скорочення і розслаблення сечового міхура, міститься в крижовому відділі спинного мозку. Скелетні м'язи, що беруть участь в акті сечовипускання, одержують імпульси з довгастого мозку. Спинальні і бульбарні центри знаходяться під контролем кори великого мозку. Рецептори, що збуджуються при наповненні сечового міхура сечею, розташовані в його стінках. Як тільки тиск в сечовому міхурі досягне 2,0...2,2 гПа, в рецепторах виникають імпульси, які по черевному нерві надходять у спинний мозок, а по висхідних шляхах доходять до півкуль великого мозку і викликають позив до сечовипускання. Під впливом імпульсів, що проходять по парасимпатичних волокнах, скорочуються м'язи міхура, розслаблюється внутрішній сфінктер, розташований на межі переходу міхура в сечовипускний канал. Зовнішній сфінктер, який конусоподібно охоплює початок сечовипускного каналу, утворений смугастими м'язами і контролюється корою великого мозку. Цим пояснюється довільний характер сечовипускання.

В акті сечовипускання беруть участь м'язи живота. При скороченні їх підвищується внутрішньочеревний тиск, а разом з ним і тиск в середині міхура. Все це прискорює випорожнення міхура. Сечовипускання перестає бути довільним і здійснюється рефлекторно тільки тоді, коли тиск в сечовому міхурі перевищує 2,5 гПа.