Физиология выделения
Взаимодействие организма с внешней средой характеризуется не только поступлением веществ из окружающей среды, но и выделением из организма азотистых продуктов белкового метаболизма, солей, воды и др.
Основную выделительную функцию обеспечивают почки. Однако наряду с ними выделительные процессы идут через кожу, лёгкие и кишечник. В здоровом организме доля участия этих органов невелика, но при недостаточности функций почек она значительно возрастает.
Выделительные органы, и в первую очередь почки, выступают в качестве исполнительного механизма в различных функциональных системах:
Поддерживают водно-солевой и ионный баланс в организме и сохраняют осмотическое давление.
Обеспечивают кислотно-основное равновесие и рН крови и тканей.
Регулируют артериальное давление и объемный кровоток.
Стабилизируют уровень азотистых веществ, таких как мочевина, мочевая кислота, креатинин. Эти вещества, являющиеся конечными продуктами белкового обмена, должны быть удалены из организма, поскольку появление их в избыточном количестве представляет угрозу для жизнедеятельности.
Также через почки удаляются поступившие извне экзогенные вещества, например лекарства.
Почки избирательно очищают плазму крови от некоторых веществ, концентрируя их в моче, которая удаляется из организма через мочевыводящие пути.
Конечная моча характеризуется следующими признаками:
Ряд веществ, входящих в состав плазмы крови, полностью отсутствует в конечной моче; в норме это белки, аминокислоты, глюкоза;
Некоторые вещества присутствуют в конечной моче в значительно больших концентрациях, чем в плазме: мочевина - в 65 раз, сульфаты – в 80 раз, мочевая кислота – в 12 раз; таким образом проявляется концентрирующая функция почек;
Состав и реакция мочи непостоянны; например, при алкалозе моча становится более основной, а при ацидозе – более кислой.
Структурно-функциональной единицей почки является нефрон (рис. 20.1). Строение всех нефронов принципиально однотипно. В каждом нефроне осуществляются все эти этапы образования мочи. В почках человека находится 1 – 1,2 млн. нефронов.
Механизм мочеобразования
Процесс образования мочи происходит в нефроне с участием всех его отделов и состоит из 3 фаз:
Клубочковой фильтрации;
Канальцевой реабсорбции;
Секреции.
Начинается процесс мочеобразования с клубочковой фильтрации воды и растворенных веществ из плазмы крови, протекающей по капиллярам клубочков, в полость капсулы клубочка (капсулой Шумлянского – Боумена).
I. Фильтрация
Клубочковый фильтр состоит из 20-40 капилляров, окруженных капсулой клубочка. Фильтрация плазмы крови осуществляется через трехслойную мембрану, состоящую из эндотелия капилляров, базальной мембраны и эпителиальных клеток, обращенных в сторону капсулы клубочка.
Базальная мембрана представляет гомогенный слой с множеством пор диаметром 3,5-4 нм. Общая поверхность, через которую осуществляется фильтрация, равна поверхности всех капилляров сосудистого клубочка (1,5-2 м2).
Мембрана почечного фильтра пропускает только те молекулы, размеры которых не превышают величины пор. Неорганические соли, низкомолекулярные органические вещества, аминокислоты, сахар, мочевина, мочевая кислота и др. Свободно проходят через почечный фильтр и поступают в полость капсулы. Белки, крупные молекулы через почечный фильтр не проходят.
Фильтрат плазмы крови, поступившей в капсулу, образует первичную мочу, состав которой аналогичен плазме крови: в ней содержатся все вещества, за исключение крупномолекулярных белков.
Скорость клубочковой фильтрации
Скорость клубочковой фильтрации определяется объемом ультрафильтрата, образующегося в почках за единицу времени. В среднем у мужчин скорость клубочковой фильтрации составляет 125 мл/мин, у женщин – 110 мл/мин.
В результате фильтрации за сутки образуется около 150-180 л первичной мочи.
Большой объем ультрафильтрата является результатом:
Наличия фильтрационного давления, обильного кровоснабжения почек;
Обширной (до 2 м2) фильтрационной поверхности капилляров клубочков.