В результате процессов обмена веществ в организме образуется значительное количество продуктов, которые не могут быть использованы организмом и даже вредны для него.
Организмы, клетки которых отдают продукты своего обмена непосредственно в окружающую среду, не нуждаются в специальных органах выделения. У тех же организмов, у которых продукты обмена поступают во внутренюю среду, необходимы органы выделения. Основную экскреторную систему тела составляют почки.
На ранних этапах эволюционного процесса можно встретиться с различными способами осуществления экскреторной функции. Самой примитивной системой экскреции является диффузное выделения, наблюдающееся у кишечнополостных. Однако у громадного большинства многоклеточных животных выделительная система представляет собой специальную систему канальцев и трубок, открывающихся на поверхности тела. Наиболее примитивной выделительной системой является система в виде 2-ух каналов, тянущихся вдоль тела, с многочисленными слепыми выростами (плоские черви). Более сложной системой является выделительная система, которая состоит из системы канальцев, начинающихся воронками снабженными мерцательными волосками.
У низших позвоночных в непосредственной близости от воронки в полости тела находится сосудистый клубочек.
На дальнейших этапах эволюционного процесса у рыб и амфибий происходит образование слепого канальца, в который вдавливается сосудистый клубочек. Последующие изменения заключаются в усложнении строения канальца почки и образовании мочеточников
Развитие выделительной системы.
Выделительная система человека развивается из нефротомов (ножек самитов). У высших позвоночных сегментарные ножки представляют собой плотные клеточные тяжи. Сегментарные ножки наиболее выражены в передних сегментах. По мере удаления к заднему концу они располагаются более тесно, а в задних сегментах сливаются в общую недифференцированную массу – нефрогенную ткань. Это связано с неодинаковой скоростью развития переднего и заднего конца зародыша.
У человека в течение эмбрионального периода последовательно закладываются 3 выделительных органа: предпочка (pronephros), первичная почка или вольфово тело (mesonephros) и окончательная почка (metanephros).
Предпочка у эмбриона человека появляется в конце 3-ей недели. Все канальцы (примерно 7 пар) развиваются на уровне от 7-го до 14-го сомитов. Наиболее краниально расположенные канальцы, которые образуются первыми, обычно начинают регрессировать ещё до появления последующих канальцев, т.е. в конце 4-ой недели развития. Даже в период наивысшего своего развития канальцы пронефроса представляют мало заметные структуры.
Пронефрос сохраняется как функционирующий орган только у низших рыб. Развитие пронефроса осуществляется следующим образом: передние нефротомы теряют связь с сомитами и канализируются. Это метонефридии. Каждый из таких канальцев одним концом, имеющим форму воронки, открывается в полость тела, а другим концом срастается с таковыми же концами других канальцев. Эти сросшиеся концы образуют с каждой стороны тела по одному общему каналу, постепенно растущему к заднему концу зародыша и получившему название вольфов канал (вольфов проток).
В области тех сомитов, где возникли канальцы предпочки, в полости тела возникает выпячивание где располагается сосудистый клубочек, образованный сегментарной артерией, отходящей от аорты.
При помощи этого предпочечного клубочка выделяются жидкие части мочи, которые попадают в полость тела и засасываются воронкообразными, снабженными ресничками, отверстиями канальцев предпочки. Отсюда они попадают в вольфов проток, через который и выводятся наружу.
У человека предпочка является нефункционирующим органом и её назначение сводится к развитию вольфового канала.
Мезонефрос у ранних эмбрионов млекопитающих и человека достигает значительного развития и является функционирующим органом, удаляющим азотистые продукты обмена. Развитие мезонефроса происходит из нефрогенной ткани, которая возникает при слиянии ножек сомитов каудальнее от места развития предпочки. Первые канальцы первичной почки появляются на уровне 14-го сомита, в каудальном направлении канальца доходят до 26-го сомита. Наибольшего развития мезонефрос достигает на 2-ом месяце. Формирующийся вольфов проток открывается в заднюю кишку.
В толще нефрогенной ткани возникают клеточные шары, постепенно увеличивающиеся и преврещающиеся в пузырьки. В каждом таком пузырьке в дорзо-латеральном направлении образуется выпячивание, удлиняющееся в каналец, впадающий в возникший ранее вольфов проток. В стенке пузырька врастающими сосудами формируется бокалообразное впячивание. Возникает почеченая или мальпигиево тельце. У млекопитающих и человека на этих канальцах образуется особенно много боковых веточек, благодаря чему каждый мочевой каналец представляет собой разветвленное образование, веточки которого заканчиваются мальпигиевыми тельцами.
У рыб и амфибий мезонефрос функционирует в течении всей жизни. У птиц и млекопитающих позади мезонефроса развивается третий орган выделения – постоянная почка (метонефрос).
Развитие окончательной почки у плода человека начинается в конце первого месяца утробного развития и заканчивается полностью после рождения. Однако функционировать она начинает во второй половине утробной жизни.
Окончательная почка возникает из двух источников: из выроста заднего конца вольфового канала и из 3-ей генерации мочевых канальцев, возникающих каудально от канальцев первичной почки.
В начале 4-ой недели концевые отделы вольфового протока утолщаются и на дорзальной стороне этих утолщений образуются небольшие выпячивания, врастающие в нижний отдел нефрогенной ткани. Эти выпячивания на концах расширяются. По мере роста они превращаются в каналы, которые представляют собой закладки мочеточников и почечных лоханок. От зачатка лоханок в нефрогенную ткань врастают полые выросты – зачатки почечных чашечек, сосочковых ходов и собирательных трубок. В нефрогенной ткани происходит образование почечных канальцев с боуменовыми капсулами также как и в первичной почке, но открываются они в собирательные трубки, растущие от закладки лоханки.
У плода почка обеспечивает поддержание объема амниотической жидкости, т.к. , начиная с 9-ой недели плод выделяет мочу в амниотическую полость и поглощает амниотическую жидкость (до 0,5 л. в сутки). Азотистые шлаки выделяются путем диффузии через плаценту в кровь матери.