Мочеточник
Мочеточники - это трубки, по которым моча доставляется из почки в мочевой пузырь. Мочеточник выходит из почечной лоханки.
Стенки мочеточника по структуре аналогичны стенкам кишечника: мы шечный слой сжимается волнами перистальтики для перемещения мочи из почки в мочевой пузырь.
Мочевой пузырь
Мочевой пузырь представляет собой полый воронкообразный мешок, в который из почек по мочеточникам течет моча. Емкость мочевого пузыря - примерно 600 мл. Он находится в полости таза, прямо за лобковыми кос тями, и расположен у мужчин перед прямой кишкой, а у женщин - перед маткой.
Как и другие органы мочевыделительной и пищеварительной систем, мочевой пузырь состоит из наружной волокнистой мембраны, нескольких слоев разнонаправленных мышц и внутреннего слизистого слоя. Мышечные слои сжимаются, проталкивая мочу в уретру. Слизистая оболочка состоит из специального вида эпителиальной ткани - так называемого переходно го эпителия . Его клетки могут изменять форму от кубических до плоских, что позволяет увеличить вмещаемый объем мочи (рис. 12.1). Когда моче вой пузырь наполняется, рецепторы растяжения в мышечном слое посылают импульсы в мозг. (Более подробную информацию об эпителиальной ткани см. в главе 3.)
Переходный эпителий в расслабленном состоянии
Переходный эпителий в растянутом состоянии
Илл. Кэтрин Борн, МА
Рис. 12. 1. Мочевой пузырь выстлан переходным эпителием
320 ЧАСТЬ 4 Исследуем внутреннее устройство тела
Мочеиспускательный канал
Уретра - это трубка, по которой моча протекает из мочевого пузыря к отверстию тела для выведения. На выходе из мочевого пузыря слизистая оболочка уретры состоит из переходных клеток. Дальше расположены ци линдрические клетки, а вблизи наружного уретрального отверстия - плос кие клетки.
Уретры у мужчин и женщин адаптированы для взаимодействия с соот ветствующими репродуктивными системами и поэтому отличаются друг от друга в некоторых аспектах анатомии и физиологии.
И у мужчин, и у женщин сфинктер у проксимального конца уретры (меж ду мочевым пузырем и мочеиспускательным каналом) удерживает мочу в мочевом пузыре. Это кольцо гладкой мускулатуры называется внутренним уретральным сфинктером и находится под контролем автономной нервной системы. Оно открывается, чтобы высвободить мочу в мочеиспускательный канал для мочеиспускания.
В том месте, где уретра проходит через дно таза, есть еще один сфинктер, который состоит из скелетной мышцы и называется внешним сфинктером уретры. Мы также можем сознательно контролировать этот сфинктер.
»Женская уретра. У женщин уретра имеет в длину примерно 3,8 см. Она проходит вдоль передней стенки вла галища и открывается между клитором и отверстием влагалища. Внешний сфин ктер рас положен сразу же внутри у точки выхода.
»Мужская уретра. У мужчин длина уретра составляет около 20 см. Уретра простирается от мочевого пузыря до его открытия на кон
це пениса, которое называется наружным отверстием уретры. Мужская уретра разделена на три части, которые получили свои названия на основании анатомического расположения.
• Простатическая уретра имеет внутренний сфин ктер и прохо дит через простату. Отверстия в этой области позволяют сперме
и секрету простаты поступать в уретру во время оргазма.
•Перепончатая часть уретры содержит внешний сфин ктер. Ее
длина составляет всего около 2,5 см.
• Кавернозная, или губчатая, уретра проходит через всю дл и ну полового члена и зака нчивается на наружном отверсти и уретры.
ГЛАВА 1 2 Мочевыделительная система: избавляемся от ненужного 321
Желтая ре ка_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _
Моча - это биологическая жидкость со специфическими функциями, как кровь и лимфа. Но в отличие от них, вы можете наблюдать мочу в своей повседневной жизни. Сейчас мы расскажем вам все, что вы хотели бы знать по этой теме.
Состав мочи
Моча почти на 95% состоит из воды, в которой растворено много отхо дов. К ним относят мочевину, азотистые (азотсодержащие) и различные дру гие соединения, включая электролиты (ионы). Своим характерным запахом моча обязана аммиаку и другим веществам, полученным из аммиака, таким как мочевина. Дополнительная информация об азотистых компонентах мочи представлена в табл. 1 2. 1 .
Таблица 1 2.1 . Азотистые компоненты мочи и их источники
|
Азотистые |
Источник |
|
компоненты |
|
|
|
Мочевина |
Побочный продукт расщепления аминокислот |
|
Креатинин |
Побочный продукт метаболизма креатина (присутс |
|
|
твует в больших количествах в мышечных клетках, |
|
|
используемых для производства АТФ) |
|
Аммиак |
Побочный продукт расщепления белков |
|
Мочевая кислота |
Побочный продукт разрушения нуклеиновых кислот |
Моча желтая, потому что она содержит уробилитюген - соединение, об разованное из расщепленных эритроцитов (см. главу 9). Нормальная моча имеет желтый цвет разных оттенков, от почти прозрачного до темного янта ря. Он зависит в основном от уровня гидратации. Когда вы пьете большое количество воды, много воды попадает в мочу, делая ее более разбавленной и, следовательно, более бледной. Когда же вы употребляете меньше жидкос ти, чем необходимо телу, почки подают в мочу меньше воды. Моча становит ся более концентрированной и выглядит темнее.
Употребляемая пища, напитки и фармацевтические продукты влияют на состав мочи. Моча содержит гиппуровую кислоту, вырабатываемую в про цессе переваривания фруктов и овощей, и кетоновые тела, образующиеся при переваривании жиров. Некоторые продукты, напитки и лекарства при-
322 ЧАСТЬ 4 Исследуем внутреннее устройство тела
дают моче определенный запах и цвет. Некоторые физиологические состоя ния и расстройства влияют на состав мочи, так что неудивительно, что моча давно уже используется для диагностики заболеваний. Например, глюкоза в моче является признаком диабета.
ЦВЕТ: ЖЕЛТЫЙ
Анализ мочи дает достаточно полную оценку состояния организма. Однако некоторые ценные подсказки все еще можно получить благодаря методу древних врачей - всего лишь посмотрев на цвет мочи.
Темно-желтая моча часто указывает на обезвоживание.
Очень бледная моча указывает на "чрезмерную гидратацию': Тело борется с этой избыточной гидратацией с помощью гомеостатических механизмов, та
ких как выработка разбавленной мочи. Отравление водой, при котором че ловек потребляет большое количество воды за короткий период времени,
возможно, но чрезвычайно редко. Большое количество мочи, которая произ водится для устранения избыточной воды, вызывает истощение электроли тов, что приводит к проблемам в нескол ьких системах органов.
Потребление спаржи может превратить мочу в зеленоватую. Потребление свеклы и ежевики может придать ей красноватый или розоватый цвет.
Избыточное выделение витамина В может привести к тому, что моча приоб ретет цвет от желтого до светло-оранжевого. Это может указывать на мета
болическое расстройство или просто может быть результатом употребления добавок с этим витамином. Очень высокие дозы витамина В могут превра
тить мочу в флуоресцентно желтую или зеленоватую.
Метаболиты некоторых препаратов (их слишком много, чтобы перечислять) могут придать моче интересный цвет.
Выделение кровавой мочи называется гематурией и потенциально является
признаком инфекции мочевого пузыря, дисфункции гломерулов или карци номы (рака).
Моча от темно-оранжевого до коричневого цвета может быть признаком лю бого из многочисленных заболеваний и расстройств.
Черная или темная моча, которую клинически называют меланурией, может быть вызвана меланомой.
Красноватая, розоватая или коричневая моча может быть признаком ком плексного заболевания под названием порфирия, однако чаще всего моча приобретает такой цвет после употребления в пищу свеклы.
ГЛАВА 1 2 Мочевыделительная система: избавляемся от ненужного
|
Филь |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
трация крови |
|
|
|
|
|
|
|
Почечное тельце, содержащее капиллярный клубочек и гломерулярную |
|
капсулу, |
является областью взаимодействия |
сердечно- |
|
|
|
почек. Именно здесь ваш организм фильтрует |
сосудистой системы и |
|
кровь. |
|
|
|
Кровь поступает в сосудистый клубочек |
через аффе |
(принося |
|
щую) ар |
|
|
|
|
|
|
|
рентную |
|
|
териолу. Потом в клубочковых капиллярах плазма вытесняется и |
|
захватывается капсулой; |
этот процесс называется клубочковой фильтрацией. |
|
Артериальное давление |
в этих капиллярах выше, чем в других, и оно с си |
|
лой |
проталкивает кровь к клубочковой |
стенке. Кровь, |
оставшаяся в капил |
|
лярах, выходит из клубочков |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
через эффе |
|
|
|
|
|
продолжает свой путь через почку. |
рентную (выносящую) артериолу и |
|
|
|
|
|
|
|
Тонкая |
|
проницаемая стенка клубочка действует как |
фильтрующая мем |
|
|
|
|
|
|
брана. Плазма проходит |
через нее в капсулу, |
принося |
с собой небольшие |
|
молекулы |
растворенных |
веществ, включая отходы и токсины, такие как мо |
|
чевина и |
|
|
креатинин, а также полезные |
низкомолекулярные вещества, такие |
|
|
|
|
как глюкоза, аминокислоты и электролиты. |
Плазма, удержанная |
капсулой, |
|
теперь называется фильт |
|
|
|
|
в нефрон |
|
(рис. |
1 2.2). |
|
ратом. Из капсулы она направляется |
|
|
|
|
|
|
|
|
Выносящая артериола
Приносящая артериола
Кровь с отходами
Проксимальный извитой каналец
Гломерулярная капсула
Илл. Кэтрин Борн, МА
Рис, 12.2. Строение почечного тельца
|
Избирательная реабсорбция |
|
|
Теперь многие из отходов находятся не в крови, а в фильтрате. К сожале |
|
нию, |
туда |
попадают и некоторые молекулы, которые мы хотели бы вернуть, |
|
такие |
как |
|
глюкоза, аминокислоты и электролиты. Кроме того, |
поскольку |
|
|
|
|
ЧАСТЬ 4 Исследуем внутреннее устройство тела |
|
каждый час во время клубочковой фильтрации выделяется около 7 литров жидкости, было бы неплохо получать обратно их большую часть, потому что мы не сможем потребить достаточное количество воды, чтобы заменить ее. Основная роль нефрона заключается в том, чтобы вернуть все эти вещества обратно в кровь, оставляя отходы в фильтрате для выведения с мочой из организма. Когда вы будете читать этот раздел, обращайтесь за помощью к рис. 12.3.
Околоканальцевые капилляры
Канальцевая
Проксимальный |
Дистальный |
Собирающий |
извитой каналец |
извитой |
проток |
|
каналец |
|
Петля Генле
Илл. Кэтрин Борн, МА
Рис. 12.З. Деятельность нефрона
Микроворсинки
Микроворсинки покрывают нефроны, увеличивая площадь поверхности в канальце, где вещества могут входить в фильтрат и выходить из него. Именно поэтому канальцы так изогнуты. Большая площадь поверхности означает больше возможностей для приема веществ внутрь или их выведения.
Проксимальный извитой каналец
При прохождении через нефрон фильтрат сначала входит в проксималь ный извитой каналец. Его главная задача - трубчатая реабсорбция, т.е. процесс получения воды и полезных молекул из трубочки для их возвраще ния обратно в кровоток. Вдоль проксимального извитого канальца располо жены насосы, которые активно транспортируют воду и ионы в кору почки. Там они реабсорбируются околоканальцевыми капиллярами и возвращаются в кровоток.
ГЛАВА 1 2 Мочевыделительная система: избавляемся от ненужного
петля Генле
Затем фильтрат попадает в петлю Генле (петля нефрона). Его главной за дачей является удержание воды. Положительные ионы, такие как натрий, от качиваются, а ионы хлора следуют за ионами натрия. Эти два иона образуют соль, которая превращает среду, окружающую нефрон, в гипертонический раствор (см. главу 2). В результате вода покидает петлю Генле посредством осмоса и снова поглощается околоканальцевыми капиллярами.
Нельзя напрямую перемещать воду из одного места в другое. У на шего тела нет для этого средств. Однако вода с готовностью осу ществляет осмос - перемещение туда, где ее концентрация ниже (где меньше воды). Мы можем закачивать в какую-то область конкретные ионы, а эти ионы, в свою очередь, образуют соли - та ким образом, мы стимулируем воду перемещаться в эту область. Увеличение концентрации раствора в межклеточной жидкости моз гового слоя почки снижает концентрацию воды в этой области, и вода вытекает из нефрона.
Дистальный извитой каналец
Теперь фильтрат поступает в дистальный извитой каналец. Он также мо жет осуществлять реабсорбцию воды, но главная его задача - канальцевая секреция. Некоторые из метаболических отходов, например ионы водорода, слишком многочисленны, чтобы их можно было отфильтровать в клубочках. Другие, такие как белок гистамин, слишком велики. Эти отходы все еще ос таются в нашей крови даже после клубочковой фильтрации. В результате эти отходы становятся мишенью насосов вдоль околоканальцевых капилляров. Насосы выделяют отходы из кровотока и откачивают в дистальный извитой каналец.
Собирающий проток
Наконец фильтрат поступает в собирающий проток. Это наш последний шанс получить из фильтрата воду и отправить ее обратно в кровь. Все, что осталось, теперь называется мочой и капает вниз по каналу (через мозговой слой) в почечную лоханку. Количество воды, реабсорбированной из филь трата обратно в кровь, зависит от гидратации в организме. Однако даже в случаях чрезмерной дегидратации почки производят около 0,5 литра мочи в день просто для выведения токсичных отходов. Другие многочисленные ве щества возвращаются в кровь в конкретных местах, поддерживая химичес кую среду крови. Более 99% фильтрата, производимого каждый день, может быть реабсорбировано.
ЧАСТЬ 4 Исследуем внутреннее устройство тела
Вы ведение мочи
Моча, которая стекает по собирающим протокам нефрона, поступает в по чечную лоханку. Оттуда она движется по мочеточнику и попадает в мочевой пузырь. Как только моча накапливается, рецепторы растяжения слизистой оболочки посылают сигналы в мозг. Первый сигнал отправляется тогда, ког да мочевой пузырь заполнен примерно наполовину (от 1 70 до 240 мл). При объеме 350 мл сигналы становятся сильнее, и вам становится трудно конт ролировать внешний уретральный сфинктер.
Когда настало время опорожнения мочевого пузыря, мозг посылает им пульс через вегетативную нервную систему, чтобы открыть внутренний уретральный сфинктер и сжать мышцы мочевого пузыря. Моча вытекает из мочевого пузыря через уретру и выводится из тела. Этот процесс известен как мочеиспускание.
П оддержа н ие гомеостаза_ _ _ _ _ _ _
Для обеспечения оптимальной работы этой химии жизни, потрясающе слож ной и точной, требуется строго контролируемая среда. Почки, находящиеся под контролем гормонов, являются ключевыми органами для поддержания гомеос таза крови и других жидкостей организма. Эндокринная система имеет огром ный диапазон тонких и взаимодействующих механизмов для контроля функций почек (подробнее об эндокринной системе рассказывается в главе 8).
Баланс жидкости и артериальное давление
Показатели баланса жидкости в организме включают объем крови, коли чество и природу электролитов в плазме. Эти факторы взаимосвязаны, что мы и обсудим в следующих разделах.
Обьем крови (содержание воды)
Объем крови - важный фактор в кровообращении. Чем больше объем крови, тем с больше усилий должно прилагать сердце, чтобы прокачать кровь, и тем выше давление в артериях. Чем меньше объем крови, тем ниже артериальное давление, но при этом снижается количество ресурсов, дости гающих тканей. Низкое кровяное давление также ослабляет фильтрацию под давлением в клубочках. Однако при правильном функционировании мочевая система способна поддерживать объем крови. Она делает это, фактически контролируя концентрацию электролитов, которые оказывают влияние на движение воды в кровь или из крови, даже если это требует некоторой на грузки на другие системы.
ГЛАВА 1 2 Мочевыделительная система: избавляемся от ненужного
Взрослый организм содержит примерно 1 1 литров межклеточной жидкости, что составляет примерно 1 6% массы тела, и почти 3 лит
ра плазмы, что составляет порядка 4% массы тела. Плазма крови ТЕХНИЧЕСКИЕ и внеклеточная жидкость очень похожи по химическому составу и
подРоБности
в сочетании с внутриклеточной жидкостью помогают контролиро вать движение воды и электролитов в теле. К важным ионам, кото рые содержатся в межклеточной жидкости (жидкость за пределами клетки, но внутри тканей), относятся Na+, к+, с1- и Са +.
Гормональные механизмы для контроля объема крови
Ренин-ангиотензиновая система (РАС) (также называемая ренин-ангио тензин-альдостероновой системой - РААС) вступает в действие, когда ре цепторы растяжения в почках ощущают низкое кровяное давление, особен но в клубочках. Специализированные клетки почек выделяют гормон ренин, инициирующий ряд реакций в разных системах органов. В конечном итоге это приводит к получению гормона ангиотензина II, мощного сосудосужива ющего вещества. Когда диаметр кровеносных сосудов уменьшается (сужение сосудов), кровяное давление увеличивается. Это поддерживает кровообраще ние, давая почкам время на решение проблемы объема.
Ангиотензин II также вызывает выделение гормона альдостерона из коры надпочечников, что заставляет Na+ реабсорбироваться из нефронов в кровь. Куда бы ни пошла соль, вода последует за ней. Движение воды в кровь уве личивает объем крови. Это, наряду с сужением сосудов, поднимает кровя ное давление и таким образом восстанавливает эффективность клубочковой фильтрации.
Некоторые лекарства от гипертонии (повышенного кровяного давле ния) действуют путем блокирования выработки фермента, который
стимулирует получение ангиотензина 1 1. Это так называемые инги-
биторы ангиотензин-превращающего фермента (или инги6иторы
АПФ). Без ангиотензина II сужение сосудов не происходит и почки не получают сигнал для увеличения содержания воды в крови.
Кроме того, ангиотензин II стимулирует гипофиз, чтобы тот секретировал ва зопрессин (антидиуретический гормон - АДГ). АДГ вызывает повторное пог лощение воды из собирающего протока почки, который уменьшает количество мочи и помогает поддерживать нормальный объем крови и ее давление.
Гормон предсердный 1-1атрийуретический пептид (ПНП) представляет со бой пептидный гормон, выделяемый мышечными клетками сердца в ответ на сигналы сенсорных клеток предсердия о слишком большом объеме крови.
ЧАСТЬ 4 Исследуем внутреннее устройство тела
ПНП предотвращает секрецию ренина почками. Фактически роль ПНП за ключается в противодействии воздействию РАС. Он уменьшает реабсорцию натрия в почках. Это приводит к тому, что в мочу выделяется больше воды, тем самым уменьшается объем крови и снижается давление.
Регулирование рН крови
Гомеостатический диапазон рН крови ограничен; оптимальное значение составляет около 7,4. Алкалоз (повышение щелочности) опасен для жизни при значении 7,8 и выше. А цидоз (повышенная кислотность) опасен для жиз ни при значении 7,0 и ниже. Для поддержания рН крови в пределах ее го меостатического диапазона (от 7,3 до 7,4) почка может продуцировать мочу с низкой (до 4,5) или высокой (до 8,5) рН.
Нейтральное значение рН составляет 7,0, такую рН имеет вода.
ЗАПОМНИ!
Изменениям рН в организме противостоят циркулирующие в крови буфер ные элементы, а кислоты и в меньшей степени щелочи являются побочными продуктами метаболических процессов. При переваривании жиров выраба тываются жирные кислоты. Диоксид углерода, образующийся при клеточном дыхании, может образовывать угольную кислоту, если он вступает в реакцию с водой. Мышечная активность вырабатывает молочную кислоту. Некоторые кислоты попадают в организм с пищей и напитками. Все эти продукты сни жают рН крови. Почки реагируют на изменение рН путем выделения кислот ных (Н+) или щелочных (ОН-) ионов в моче.
В вашем теле происходят процессы буферизации, в которых участвуют почки. Буфер - это некое химическое вещество, которое связывается с кис лотой или щелочью по мере необходимости для увеличения или уменьшения рН раствора. Буферы создаются в клетках и высвобождаются в кровь.
Три механизма работают вместе, чтобы поддерживать жесткий контроль над рН крови.
»Незначительные колебания рН выра в н и ва ются мягким буферным воздействием веществ, которые всегда присутствуют в крови и на зыва ются белками плазмы.
»Когда датч ики в почках обнаружива ют, что кровь сл и ш ком кислая, они вызыва ют расщепление ами нокислоты глутамина, высвобож дая в кровь щелоч ное вещество аммиак. Когда аммиак поступает в почку, он обменивается на Na+ в моче и вы водится.
ГЛАВА 1 2 Мочевыделительная система: избавляемся от ненужного
