41.2: Нирки та осморегуляторні органи
- Page ID
- 1650
Навички для розвитку
- Поясніть, як нирки служать основними осморегуляторними органами в системах ссавців
- Опишіть будову нирок і функції частин нирки
- Опишіть, як нефрон є функціональною одиницею нирки і поясніть, як він активно фільтрує кров і виробляє сечу.
- Детально опишіть три етапи утворення сечі: клубочкова фільтрація, канальцева реабсорбція та канальцева секреція
Хоча нирки є основним осморегуляторним органом, шкіра та легені також відіграють певну роль у цьому процесі. Вода і електроліти втрачаються через потові залози в шкірі, що сприяє зволоженню і охолодженню поверхні шкіри, в той час як легені виганяють невелику кількість води у вигляді слизових виділень і через випаровування водяної пари.
Нирки: головний осморегуляторний орган
Нирки, проілюстровані на малюнку\(\PageIndex{1}\), являють собою пару бобоподібних структур, які розташовані трохи нижче і ззаду від печінки в порожнині очеревини. Наднирники сидять поверх кожної нирки і називаються також наднирковими залозами. Нирки фільтрують кров і очищають її. Вся кров в організмі людини фільтрується багато разів на день нирками; ці органи витрачають майже 25 відсотків кисню, що всмоктується через легені, для виконання цієї функції. Кисень дозволяє клітинам нирок ефективно виробляти хімічну енергію у вигляді АТФ за допомогою аеробного дихання. Фільтрат, що виходить з нирок, називається сечею.

Будова нирок
Зовні нирки оточені трьома шарами, проілюстрованими на малюнку\(\PageIndex{2}\). Зовнішній шар - це жорсткий сполучнотканинний шар, який називається нирковою фасцією. Другий шар називається периренальної жирової капсулою, яка допомагає закріпити нирки на місці. Третій і самий внутрішній шар - ниркова капсула. Внутрішньо нирка має три області - зовнішню кору, мозок посередині та ниркову балію в області, яка називається горбиком нирки. Гілум - це увігнута частина бобової форми, де кровоносні судини та нерви входять і виходять з нирки; це також точка виходу для сечоводів. Кора нирок гранульована через наявність нефронів — функціональної одиниці нирки. Мозок складається з множинних пірамідних тканинних мас, званих нирковими пірамідами. У проміжках між пірамідами знаходяться простори, звані нирковими колонами, через які проходять кровоносні судини. Кінчики пірамід, звані нирковими сосочками, вказують в сторону ниркової балії. У кожній нирці в середньому по вісім ниркових пірамід. Ниркові піраміди поряд з прилеглою корковою областю називаються частками нирки. Ниркова балія веде до сечоводу з зовнішньої сторони нирки. На внутрішній стороні нирки ниркова балія розгалужується на два-три розширення, звані великими чашечками, які далі розгалужуються на дрібні чашечки. Сечоводи - це трубки, що несуть сечу, які виходять з нирки і спорожняються в сечовий міхур.
Мистецтво З'єднання

Яке з наведених нижче тверджень про нирку є помилковим?
- Ниркова балія стікає в сечовід.
- Ниркові піраміди знаходяться в мозку мозку.
- Кора покриває капсулу.
- Нефрони знаходяться в нирковій корі.
Оскільки нирка фільтрує кров, її мережа кровоносних судин є важливою складовою її структури та функції. Артерії, вени та нерви, які постачають нирку, входять і виходять у ниркової гілуми. Ниркове кровопостачання починається з розгалуження аорти на ниркові артерії (які кожна названа виходячи з області нирки, через яку вони проходять) і закінчується виходом ниркових вен, щоб приєднатися до нижньої порожнистої вени. Ниркові артерії розщеплюються на кілька сегментарних артерій при попаданні в нирки. Кожна сегментарна артерія розщеплюється далі на кілька міжлопатевих артерій і входить в ниркові стовпи, які постачають ниркові частки. Міжлопатеві артерії розщеплюються на стику кори нирок і мозку, утворюючи дугоподібні артерії. Дугоподібні «носоподібні» артерії утворюють дуги уздовж основи мозкових пірамід. Коркові випромінюють артерії, як випливає з назви, випромінюють з дугоподібних артерій. Коркові випромінюють артерії розгалужуються на численні аферентні артеріоли, а потім потрапляють в капіляри, що постачають нефрони. Вени простежують шлях артерій і мають схожі назви, хіба що сегментарних вен немає.
Як вже говорилося раніше, функціональною одиницею нирки є нефрон, проілюстрований на рис\(\PageIndex{3}\). Кожна нирка складається з понад мільйона нефронів, які краплять кору нирок, надаючи їй зернистий вигляд при розрізанні сагітально. Існує два типи нефронів - коркові нефрони (85 відсотків), які знаходяться глибоко в нирковій корі, і юкстамедуллярні нефрони (15 відсотків), які лежать в нирковій корі близько до мозкового мозку нирок. Нефрон складається з трьох частин - ниркового тільця, ниркового канальця та пов'язаної з нею капілярної мережі, яка походить від коркових випромінюючих артерій.
Мистецтво З'єднання

Яке з наведених нижче тверджень про нефрон є помилковим?
- Збірний канал спорожняється в дистальну звивисту канальцю.
- Капсула Боумана оточує клубочок.
- Петля Генле знаходиться між проксимальними і дистальними звивистими канальцями.
- Петля Генле спорожняється в дистальний звивистий канальчик.
Ниркове тільце
Ниркове тіло, розташоване в корі нирок, складається з мережі капілярів, відомих як клубочок і капсула, чашоподібної камери, яка його оточує, називається клубочкової або капсулою Боумана.
Ниркова канальця
Нирковий канальець - це довга і звивиста структура, яка виходить з клубочка і може бути розділена на три частини на основі функції. Перша частина називається проксимальною звивистою канальцем (РСТ) через близькість до клубочка; вона залишається в нирковій корі. Друга частина називається петлею Генле, або нефритичної петлею, тому що вона утворює петлю (з низхідними і висхідними кінцівками), яка проходить через нирковий мозок. Третя частина ниркової канальця називається дистальним звивистим канальцем (ДКТ), і ця частина також обмежена нирковою корою. DCT, яка є останньою частиною нефрона, з'єднує і спорожнює його вміст у збиральні протоки, що вистилають мозкові піраміди. Збірні протоки накопичують вміст з декількох нефронів і зливаються разом, коли вони потрапляють в сосочки ниркового мозку.
Капілярна мережа всередині Нефрона
Капілярна мережа, яка походить від ниркових артерій, постачає нефрон кров'ю, яку потрібно фільтрувати. Гілка, яка входить в клубочок, називається аферентної артеріолою. Гілка, яка виходить з клубочка, називається еферентної артеріолою. Усередині клубочка мережа капілярів називається клубочковим капілярним руслом. Як тільки еферентна артеріола виходить з клубочка, вона утворює перибулярну капілярну мережу, яка оточує і взаємодіє з частинами ниркового канальця. У коркових нефронів перибулярна капілярна мережа оточує РСТ і ДКТ. У юкстамедулярних нефронів перибулярна капілярна мережа утворює мережу навколо петлі Генле і називається vasa recta.
Функція нирок і фізіологія
Нирки фільтрують кров в триступеневий процес. По-перше, нефрони фільтрують кров, яка проходить через капілярну мережу в клубочку. Майже всі розчинені речовини, крім білків, фільтруються в клубочок шляхом процесу, званого клубочкової фільтрацією. По-друге, фільтрат збирається в ниркових канальцях. Більшість розчинених речовин реабсорбуються в РСТ шляхом процесу, який називається трубчастою реабсорбцією. У петлі Генле фільтрат продовжує обмінюватися розчиненими речовинами і водою з нирковим мозком і перибулярної капілярною мережею. Вода також реабсорбується під час цього кроку. Потім додаткові розчинені речовини і відходи виділяються в ниркові канальці під час канальцевої секреції, що, по суті, є протилежним процесом канальцевої реабсорбції. Збирають протоки збирають фільтрат, що надходить від нефронів і зливаються в мозкових сосочках. Звідси сосочки доставляють фільтрат, який тепер називається сечею, у незначні чашечки, які в кінцевому підсумку з'єднуються з сечоводами через ниркову балію. Весь цей процес проілюстрований на малюнку\(\PageIndex{4}\).

Glomerular Filtration
Glomerular filtration filters out most of the solutes due to high blood pressure and specialized membranes in the afferent arteriole. The blood pressure in the glomerulus is maintained independent of factors that affect systemic blood pressure. The “leaky” connections between the endothelial cells of the glomerular capillary network allow solutes to pass through easily. All solutes in the glomerular capillaries, except for macromolecules like proteins, pass through by passive diffusion. There is no energy requirement at this stage of the filtration process. Glomerular filtration rate (GFR) is the volume of glomerular filtrate formed per minute by the kidneys. GFR is regulated by multiple mechanisms and is an important indicator of kidney function.
Link to Learning
Щоб дізнатися більше про судинну систему нирок, натисніть цей огляд і етапи кровотоку.
Трубцева реабсорбція і секреція
Тубулярна реабсорбція відбувається в РСТ частини ниркового канальця. Практично всі поживні речовини реабсорбуються, і це відбувається або пасивним, або активним транспортом. Реабсорбція води та деяких ключових електролітів регулюється і може впливати на гормони. Натрій (Na +) є найпоширенішим іоном, і більша його частина реабсорбується активним транспортом, а потім транспортується в перибулярні капіляри. Оскільки Na + активно транспортується з канальця, вода слідує за нею, щоб вирівняти осмотичний тиск. Вода також самостійно реабсорбується в перибулярні капіляри через наявність аквапоринов, або водних каналів, в РСТ. Це відбувається через низького артеріального тиску і високого осмотичного тиску в перибулярних капілярах. Однак кожна розчинена речовина має транспортний максимум, а надлишок не реабсорбується.
У петлі Генле змінюється проникність мембрани. Спускається кінцівка проникна для води, а не розчинених речовин; протилежне вірно для висхідної кінцівки. Крім того, петля Генле вторгається в нирковий мозок, який, природно, має високу концентрацію солі і має тенденцію поглинати воду з ниркових канальців і концентрувати фільтрат. Осмотичний градієнт збільшується, коли він рухається глибше в мозок. Оскільки дві сторони петлі Генле виконують протилежні функції, як показано на малюнку\(\PageIndex{5}\), він діє як множник протиструму. Vasa recta навколо нього виступає в ролі протитечічного обмінника.
Мистецтво З'єднання

Петльові діуретики - це препарати, які іноді використовуються для лікування гіпертонії. Ці препарати пригнічують реабсорбцію Na + і Cl - іонів висхідною кінцівкою петлі Генле. Побічним ефектом є те, що вони посилюють сечовипускання. Як ви думаєте, чому це так?
До моменту досягнення фільтрату DCT більша частина сечі та розчинених речовин була реабсорбована. Якщо організм потребує додаткової води, вся вона може бути реабсорбована в цей момент. Подальша реабсорбція контролюється гормонами, про які піде мова в наступному розділі. Виведення відходів відбувається через відсутність реабсорбції в поєднанні з канальцевої секрецією. Небажані продукти, такі як метаболічні відходи, сечовина, сечова кислота та деякі ліки, виводяться канальцевої секрецією. Велика частина канальцевого секрету відбувається в ДКТ, але деяка відбувається в ранній частині збиральної протоки. Нирки також підтримують кислотно-лужний баланс, виділяючи зайві іони Н +.
Хоча частини ниркових канальців називаються проксимальними і дистальними, в поперечному перерізі нирки канальці розташовуються близько один до одного і контактують один з одним і клубочком. Це дозволяє обмінюватися хімічними месенджерами між різними типами клітин. Наприклад, DCT висхідної кінцівки петлі Генле має маси клітин, званих macula densa, які контактують з клітинами аферентних артеріол, званих юкстагломерулярними клітинами. Разом макули денса і юкстагломерулярні клітини утворюють юкстагломерулярний комплекс (JGC). JGC - це ендокринна структура, яка виділяє фермент ренін і гормон еритропоетин. Коли гормони запускають клітини макули в DCT через зміни об'єму крові, артеріального тиску або електролітного балансу, ці клітини можуть негайно повідомити проблему капілярам в аферентних та еферентних артеріолах, які можуть звужувати або розслаблятися, щоб змінити швидкість клубочкової фільтрації нирок.
Кар'єрний зв'язок: Нефролог
Нефролог вивчає та займається захворюваннями нирок - як тими, що викликають ниркову недостатність (наприклад, діабет), так і станами, які спричинені захворюваннями нирок (наприклад, гіпертонією). Артеріальний тиск, об'єм крові та зміни електролітного балансу підпадають під компетенцію нефролога.
Нефрологи зазвичай працюють з іншими лікарями, які направляють до них пацієнтів або консультують з ними щодо конкретних діагнозів і планів лікування. Пацієнтів зазвичай направляють до нефролога з приводу таких симптомів, як кров або білок у сечі, дуже високий кров'яний тиск, камені в нирках або ниркова недостатність.
Нефрологія є підспеціальністю внутрішньої медицини. Щоб стати нефрологом, медична школа супроводжується додатковим навчанням, щоб отримати сертифікат у внутрішній медицині. Додаткові два і більше років витрачається спеціально на вивчення порушень роботи нирок і супутнього їх впливу на організм.
Резюме
Нирки є основними осморегуляторними органами в системах ссавців; вони функціонують для фільтрації крові та підтримки осмолярності рідин організму при 300 мОм. Вони оточені трьома шарами і складаються всередині з трьох різних областей - кори, мозку та тазу.
Кровоносні судини, які транспортують кров у нирки та з них, виникають і зливаються з аортою та нижньою порожнистою веною відповідно. Ниркові артерії відгалужуються від аорти і потрапляють в нирку, де вони далі діляться на сегментарні, міжлопаткові, дугоподібні та коркові випромінювальні артерії.
Нефрон - функціональна одиниця нирки, яка активно фільтрує кров і виробляє сечу. Нефрон складається з ниркового тільця і ниркового канальця. Коркові нефрони знаходяться в нирковій корі, тоді як юкстамедуллярні нефрони знаходяться в нирковій корі близько до ниркового мозку. Нефрон фільтрує і обмінюється водою і розчиняється з двома наборами кровоносних судин і тканинної рідини в нирках.
Існує три етапи утворення сечі: клубочкова фільтрація, яка відбувається в клубочку; канальцева реабсорбція, яка відбувається в ниркових канальцях; і канальцева секреція, яка також відбувається в ниркових канальцях.
Мистецькі зв'язки
Малюнок\(\PageIndex{2}\): Яке з наведених нижче тверджень про нирку є помилковим?
- Ниркова балія стікає в сечовід.
- Ниркові піраміди знаходяться в мозку мозку.
- Кора покриває капсулу.
- Нефрони знаходяться в нирковій корі.
- Відповідь
-
C
Малюнок\(\PageIndex{3}\): Яке з наведених нижче тверджень про нефрон є помилковим?
- Збірний канал спорожняється в дистальну звивисту канальцю.
- Капсула Боумана оточує клубочок.
- Петля Генле знаходиться між проксимальними і дистальними звивистими канальцями.
- Петля Генле спорожняється в дистальний звивистий канальчик.
- Відповідь
-
A
Малюнок\(\PageIndex{5}\): Петльові діуретики - це препарати, які іноді використовуються для лікування гіпертонії. Ці препарати пригнічують реабсорбцію Na + і Cl - іонів висхідною кінцівкою петлі Генле. Побічним ефектом є те, що вони посилюють сечовипускання. Як ви думаєте, чому це так?
- Відповідь
-
Петльові діуретики зменшують виведення солі в нирковий мозок, тим самим знижуючи її осмоляльность. В результаті менше води виводиться в мозок низхідною кінцівкою, а більше води виділяється у вигляді сечі.
Глосарій
- аферентна артеріола
- артеріола, яка відгалужується від коркової випромінює артерії і входить в клубочок
- дугоподібна артерія
- артерія, яка відгалужується від міжлопаткової артерії і дуг над основою ниркових пірамід
- висхідна кінцівка
- частина петлі Генле, яка піднімається від ниркового мозку до ниркової кори
- Капсула Боумана
- структура, що охоплює клубочок
- чашечкой
- структура, яка з'єднує ниркову балію з нирковим мозком
- кора (тварина)
- зовнішній шар органу, як нирка або наднирники
- корковий нефрон
- нефрон, який лежить в нирковій корі
- коркова променева артерія
- артерія, яка випромінює з дугоподібних артерій в ниркову кору
- протитечічний теплообмінник
- перитубулярна капілярна мережа, що дозволяє обмінюватися розчиненими речовинами і водою з ниркових канальців
- множник протитечії
- осмотичний градієнт в нирковому мозку, який відповідає за концентрацію сечі
- спадна кінцівка
- частина петлі Генле, яка спускається з кори нирок в нирковий мозок
- дистальна звивиста канальця (DCT)
- частина ниркового канальця, яка є найбільш віддаленою від клубочка
- еферентна артеріола
- артеріола, яка виходить з клубочка
- клубочкова фільтрація
- фільтрація крові в клубочкової капілярної мережі в клубочок
- швидкість клубочкової фільтрації (СКФ)
- кількість фільтрату, утвореного клубочком в хвилину
- клубочок (нирковий)
- частина ниркового тільця, яка містить капілярну мережу
- хілум
- область в нирковій балії, де кровоносні судини, нерви та сечоводи зв'язуються перед входом або виходом з нирки
- нижня порожниста вена
- одна з основних вен в організмі людини
- міжчасткова артерія
- артерія, яка відгалужується від сегментарної артерії і подорожує між нирковими частками
- юкстагломерулярна клітина
- клітина аферентних і еферентних артеріол, яка реагує на подразники з макули щільної
- юкстамедулярний нефрон
- нефрон, який лежить в корі, але близько до ниркового мозку
- нирки
- орган, який виконує видільну і осморегуляторну функції
- частки нирки
- ниркова піраміда разом з прилеглою корковою областю
- петля Генле
- частина ниркової канальця, яка петлі в нирковий мозок
- макула щільна
- група клітин, яка відчуває зміни концентрації іонів натрію; присутній у відділах ниркових канальців і збиральних протоках
- мозковий мозок
- середній шар органу, як нирка або наднирники
- нефрон
- функціональна одиниця нирки
- капсули периренального жиру
- жировий прошарок, що призупиняє роботу нирок
- перибулярна капілярна мережа
- капілярна мережа, яка оточує нирковий канальець після виходу еферентної артерії з клубочка
- проксимальний звивистий канальці (РСТ)
- частина ниркового канальця, яка лежить близько до клубочка
- ниркова артерія
- гілка артерії, що входить в нирку
- ниркова капсула
- шар, який інкапсулює нирки
- ниркова колонка
- область нирки, по якій проходять міжлопаткові артерії в процесі постачання кров'ю ниркових часточок
- ниркове тільце
- клубочок і капсула Боумана разом
- ниркова фасція
- сполучна тканина, яка підтримує нирки
- ниркова балія
- область в нирці, де чашечки приєднуються до сечоводів
- ниркова піраміда
- конічна будова в нирковому мозку
- ниркові канальці
- канальця нефрона, що виникає з клубочка
- ниркова вена
- гілка вени, яка виходить з нирки і приєднується до нижньої порожнистої вени
- сегментарна артерія
- артерія, яка відгалужується від ниркової артерії
- транспорт максимум
- максимальна кількість розчиненої речовини, яка може транспортуватися з ниркових канальців під час реабсорбції
- трубчаста реабсорбція
- рекультивація води та розчинених речовин, які були відфільтровані в клубочку
- канальцева секреція
- процес виділення відходів, які не реабсорбуються
- сечоводу
- сечоносна трубка, що виходить з нирки; переносить сечу до сечового міхура
- сечовий міхур
- структура, в яку сечоводи спорожняють сечу; зберігає сечу
- сечі
- фільтрат, що виробляється нирками, який виводиться з організму
- Ваза ректа
- перитубулярна мережа, яка оточує петлю Генле з юкстамедулярних нефронів