Выделительная система (функции почек)

Почки являются основным органом, обеспечивающим выведение из организма многих конечных, отчасти также и промежуточных, продуктов обмена веществ. Наряду с почками выделительную функцию выполняют желудочно-кишечный тракт (выводит остатки пищеварительных соков и некоторые минеральные и органические вещества, поступающие в кишечник с желчью), органы внешнего дыхания (удаляют углекислый газ, небольшие количества воды в виде пара, некоторые лекарственные вещества), потовые железы (выводят воду, минеральные и, в меньшей мере, органические вещества). Выделительной функцией обладают и сальные, слезные, молочные железы и слизистая носа.

Выполняя выделительную функцию, почки имеют важное значение в обеспечении постоянства внутренней среды организма и управлении обменными процессами. В частности, важным является роль почек:

1) в поддержании нормальной концентрации в теле воды, солей и ряда органических веществ (например, глюкозы и аминокислот);

2) в регули­ровании рН крови, кислотно-щелочного равновесия и осмотического давления в тканях тела;

3) в удалении из организма конечных продуктов обмена белков и чужеродных, в том числе и лекарственных, веществ.

Все эти функции почек выполняются в нефронах путем изменения процессов, определяющих объем и состав мочи. В почках находится и эндокринноактивная ткань (юкстамедуллярные клетки), которая образует ренин. Это биологически активное вещество участвует в регуляции артериального давления, почечного кровотока и секреции гормона альдостерона надпочечниками.

Мочеобразование (диурез) в почке. Функциональной единицей почки является нефрон. В почках человека их более двух миллионов. Нефрон состоит из мальпигиева тельца и мочевых канальцев. Мальпигиево тельце окружено капсулой Шумлянского-Боумена, которая образована из двойной стенки и представляет собой расширенный конец мочевого канальца. Внутренняя стенка капсулы тесно соприкасается со стенками капилляров сосудистого клубочка, находящегося в центре мальпигиева тельца. Внутренняя стенка капсулы функционирует как базальная фильтрующая мембра­на. Через нее фильтруется из капилляров клубочка плазма в щелевидную полость между внутренней и наружной стенками капсулы. Клубочек состоит из приносящей артериолы, сложной сети артери­альных капилляров и выносящей артериолы. Диаметр выносящей арте­риолы меньше, чем приносящей, что имеет важное значение в поддержании относительно высокого уровня кровяного давления в капиллярах клубочков.

Мочевые канальцы начинаются от щелевидной полости капсулы, переходящей в проксимальный (каналец первого порядка) извитой каналец. Этот каналец образует петлю Генле, который, в свою очередь, переходит в дистальный (каналец второго порядка) извитой каналец, открывающийся в собирательную трубку.

Артерии почек, разветвляясь, образуют приносящие артерии, входящие в мальпигиев клубочек. Выносящие артериолы, выходящие из клубочка, на коротком расстоянии от него вновь разветвляются на капилляры и образуют чистую капиллярную сеть, оплетающую проксимальные и дистальные извитые канальцы. Из этих капилляров кровь поступает через мелкие вены в почечную вену, впадающую в нижнюю полую вену.

Относительно высокое давление в сосудистом клубочке (60-70рт.ст.) обеспечивает фильтрацию плазмы крови стенки капилляров в полость капсулы Шумлянского-Боумена. Фильтрат составляет первичную мочу, которая по своему содержанию отличается от состава плазмы только отсутствием белков. Из каждых 10л крови, проходящей через капилляры клубочков, образуется 1л фильтрата, что составляет в течение суток 150-180л первичной мочи.

Первичная моча поступает в извитые канальцы и петлю Генле, происходит обратное всасывание – реабсорбция. Из 150-180л первичной мочи реабсорбируется около 148-178,5л воды. В почечных канальцах остается, таким образом, небольшое количество жидкости, которое составляет конечную мочу.

Она поступает через собирательные трубки, почечные лоханки и мочеточники в мочевой пузырь, суточный объем около 1,5л.

Обратному всасыванию подвергаются кроме воды также необходимые для организма органические и неорганические вещества. Реабсорбция этих веществ зависит от их концентрации в крови. Порог выведения – это такая концентрация вещества в крови, при которой оно не может быть полностью реабсорбировано в канальцах и попадает в конечную мочу. Примером пороговых веществ является глюкоза, которая при нормальной концентрации в крови полностью реабсорбируется. Если концентрация глюкозы в крови превышает 150-180мг%, то она реабсорбируется не полностью. Часть ее поступает в мочу и возникает глюкозурия.

Полностью реабсорбируются многие аминокислоты и витамины, также большая часть ионов натрия, калия, кальция, хлора и других веществ. Таким образом, зависимость реабсорбции от концентрации веществ в крови является важным механизмом поддержания постоянства нормального состава плазмы крови. Конечные продукты обмена веществ – мочевина, мочевая кислота, аммиак – реабсорбируются в значительно меньших количествах, а некоторые из них (сульфат, креатинин) совсем не подвергаются реабсорбции и выводятся с мочой из организма. Такие вещества рассматриваются как беспороговые вещества.

Клетки канальцев способны также выводить из организма некоторые вещества путем секреции. Соответствующие вещества слабо фильтруются или совсем не переходят в первичную мочу - (некоторые коллоиды, органические кислоты и др.). Ряд поступающих в мочу веществ почки синтезируют сами (мочевину, мочевую кислоту, уробилин и др.).

Если интенсивность фильтрации первичной мочи зависит от уровня артериального давления и кровоснабжения почек, то интенсивность реабсорбции регулируется гормонами. Разные гормоны избирательно воздействуют на интенсивность реабсорбции воды и ионов.

Почки поддерживают постоянство концентрации водородных ионов и участвуют в освобождении организма от кислых продуктов обмена. Моча приобретает кислую реакцию (от 4,7 до 6,6) во время ее прохождения по канальцам почек. Здесь из первичной мочи всасывается большое количество содержащегося в ней двууглекислого натрия, так что в выделяемой моче преобладают кислые фосфаты.

При мышечной работе кислотность мочи возрастает за счет поступления молочной и фосфорной кислот. Почечная регуляция постоянства рН в значительной мере зависит от того, что при ацидозе почки выделяют больше NаН₂ РО₄ (кислая моча), а при алкалозе – больше Nа₂НРО₄ (щелочная моча). Важное значение имеет также синтез почкой аммиака, который связывает выделяемые с мочой кислотные радикалы, замещая натрий и калий. Это способствует сбережению в организме ионов натрия и калия.

Во время выполнения мышечной работы на функции почек дей­ствуют многие факторы. Во-первых, повышение артериального дав­ления способствует усилению фильтрации и образованию, первичной мочи. В то же время перераспределение крови приводит к уменьшению кровоснабжения почек и тем самым уменьшению образования мочи. Большие потери воды вследствие усиленного потоотделения приводят к повышенной секреции вазопрессина из гипофиза. Под влиянием этого гормона увеличивается реабсорбция воды и тем самым уменьшается диурез. В большинстве случаев итогом всего этого является уменьшение диуреза.

Во время мышечной работы изменяется и состав мочи. С одной стороны, это обусловлено поступлением в мочу больших количеств кислых метаболитов и конечных продуктов белкового обмена. С другой стороны, изменяется состояние почечного эпителия, что может привести к проникновению белков плазмы в мочу, возникает протеинурия. Гормоны, влияющие на процессы реабсорбции, изменяют и ионный состав мочи.

ТЕРМОРЕГУЛЯЦИЯ.

В процессе химических реакций, связанных с обменом веществ, в организме образуется тепло. Оно либо отдается в окружающую среду, либо запасается в теле. В последнем случае повышается внутренняя температура тела. У большинства животных (и у всех растений) температура тела не регулируется – она пассивно следует за колебаниями температуры окружающей среды, оставаясь лишь более высокой, чем окружающая температура. Такие животные называются пойкилотермными или холоднокровными. (Последний тер­мин не совсем удачен, так как в условиях жаркого климата такие жи­вотные имеют высокую внутреннюю температуру.)

У относительно небольшого числа видов животных, включая млекопитающих, внутренняя температура тела поддерживается в до­вольно узких пределах при самых различных внешних условиях. Такие животные называются гомойотермными или теплокровны­ми. К ним относится и человек.

Температура тела влияет:

- на клеточные структуры,

- физические процессы, происходящие в организме

- и, что особенно важно, на многочисленные химические, метаболические, реакции.

Скорость боль­шинства метаболических процессов, происходящих в организме, регулируется ферментами, активность которых в высокой степени зависит от температуры. Причем нормальная ферментативная акти­вность возможна в довольно узком диапазоне температур тела — между 23 и 42° С.

В этих пределах, чем выше температура тела, тем выше скорость метаболических процессов. При более высокой темпера­туре (свыше 42°) или при более низкой температуре (ниже 23°) фер­ментативная активность резко ослабляется или вовсе прекращается, что ведет к остановке обменных реакций и гибели организма.

Человек может переносить отклонения, внутренней температуры тела в обе стороны от нормальной на 4° без нарушений физической и умственной работоспособности: 33°С – нижний предел и 41°С – верхний предел. Преимущество гомойотермного организма человека состоит в относительной стабильности внутренней температуры тела – на уровне около 37°, которая является оптимальной для большинства метаболических реакций.

Температура тела определяется равновесием (балансом) между образованием тепла в организме и его отдачей во внешнюю среду. Если оба эти процесса количественно одинаковы, температура тела остается неизменной. Когда теплопродукция превышает теплоотдачу, темпера­тура тела повышается (гипертермия). Это наблюдается, например, при мышечной работе. Наоборот, когда теплоотдача больше, чем теплопродукция, температура тела снижается (гипотермия). Большие потери тепла телом происходят, напри­мер, при пребывании в холодных условиях.

В организме непрерывно автоматически действуют многочисленные механизмы для уравновешивания теплопродукции и теплоотдачи, обеспечивая, таким образом, поддержание относительно постоянной температуры тела. Временные нарушения баланса между теплопродукцией и теплоотдачей активируют соответствующие механизмы, регулирующие температуру тела.

ТЕРМОРЕГУЛЯЦИЯ – это совокупность процессов, обеспечива­ющих поддержание стабильной внутренней температуры тела, несмо­тря на значительные колебания внешних условий.