13.2: Сечовиділення

Last updated
Save as PDF

Page ID: 24694

\( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)

Сечовиділення

Первинний шлях, по якому організм виводить речовини, - через нирки. Основна функція нирок - виведення з сечі відходів організму і шкідливих хімічних речовин. Функціональною одиницею нирки, що відповідає за виведення, є нефрон. Кожна нирка містить близько мільйона нефронів. Нефрон має три первинні області, які функціонують в процесі ниркової екскреції: клубочок, проксимальний канальчик і дистальний канальчик (рис.\(\PageIndex{2}\)).

Малюнок\(\PageIndex{1}\). Компоненти сечовидільної системи
(Джерело зображення: адаптовано з iStock Photos, ©)

У виділенні сечі беруть участь три процеси:

Фільтрація
секреція
Реабсорбція

Легенда:

клубочок
еферентна артеріола
Капсула Боумана
Проксимальний звивистий канальець
Корковий колекторний канал
Дистальна звивиста канальця
Петля Генле
папілярний проток
Перибулярні капіляри
Дугоподібна вена
Дугоподібна артерія
аферентна артеріола
Юкстагломерулярний апарат

Малюнок\(\PageIndex{2}\). Нефрон нирки
(Джерело зображення: Адаптовано з Вікісховища, отримане суспільним надбанням, Creative Commons CC0 1.0 Присвячення загального публічного надбання.
Переглянути оригінальне зображення.)

Фільтрація

Фільтрація відбувається в клубочку, який є судинним початком нефрона. Приблизно одна четверта частина кровотоку від серцевого викиду циркулює по нирці, найбільша швидкість кровотоку для будь-якого органу. Значна кількість плазми крові фільтрується через клубочок в нефронний канальець. Це пов'язано з великою кількістю кровотоку через клубочок, великі пори (40 Angstrom [Å]) в клубочкових капілярах та гідростатичного тиску крові. Дрібні молекули, включаючи воду, легко проходять через ситеподібний фільтр в канальці нефрона. Як ліпідно-розчинні, так і полярні речовини пройдуть через клубочок у фільтрат канальців. Кількість фільтрату дуже велике, близько 45 галонів на добу у дорослої людини. Близько 99% водоподібного фільтрату, малих молекул та ліпідно-розчинних речовин реабсорбуються нижче за течією в канальці нефрона. Це означає, що кількість виведеної сечі становить лише близько одного відсотка від кількості рідини, що фільтрується через клубочки в ниркові канальці.
Молекули з молекулярною масою більше 60 000 (які включають великі молекули білка і клітини крові) не можуть пройти через капілярні пори і залишатися в крові. Якщо сеча містить альбумін або клітини крові, це свідчить про те, що клубочки були пошкоджені. Зв'язування з білками плазми буде впливати на виведення з сечею. Полярні речовини зазвичай не зв'язуються з білками плазми і, таким чином, можуть бути відфільтровані з крові в фільтрат канальців. Навпаки, речовини, широко пов'язані з білками плазми, залишаються в крові.

секреція

Секреція, яка виникає в проксимальному відділі канальців нефрона, відповідає за транспорт певних молекул з крові і в сечу. До виділяються речовин належать іони калію, іони водню та деякі ксенобіотики. Секреція відбувається активними транспортними механізмами, які здатні диференціювати між сполуками на основі полярності. Існують дві системи, одна, яка транспортує слабкі кислоти (такі як багато кон'югованих препаратів та пеніцилінів), а інша транспортує основні речовини (такі як гістамін та холін).

Реабсорбція

Реабсорбція відбувається переважно в проксимальній звивистої канальці нефрона. Майже вся вода, глюкоза, калій та амінокислоти, втрачені під час клубочкової фільтрації, знову потрапляють в кров з ниркових канальців. Реабсорбція відбувається переважно шляхом пасивного перенесення на основі градієнта концентрації, що переходить від високої концентрації в проксимальному канальці до більш низької концентрації в капілярах, що оточують канальці (рис. 4-6).

Фактором, який сильно впливає на реабсорбцію і виділення сечі, є рН сечі. Особливо це стосується слабких електролітів. Якщо сеча лужна, слабкі кислоти більше іонізуються і виділення посилюється. Слабкі кислоти (такі як глюкуронід і сульфатні кон'югати) менш іонізуються, якщо сеча кисла і піддається реабсорбції і ниркова екскреція знижується. Оскільки рН сечі змінюється у людини, швидкість виведення з сечі слабких електролітів також варіюється.

Прикладами є фенобарбітал (кислий препарат), який іонізується в лужній сечі та амфетамін (основний препарат), який іонізується в кислому сечі. Лікування отруєння барбітуратом (наприклад, передозування фенобарбіталу) може включати зміну рН сечі для полегшення виведення.
Дієта може впливати на рН сечі і, таким чином, на усунення деяких токсикантів. Наприклад, дієта з високим вмістом білка призводить до кислої сечі.

Фізичні властивості (в першу чергу молекулярний розмір) і полярність речовини в сечовому фільтраті сильно впливають на його остаточне виведення ниркою. Дрібні токсиканти (як полярні, так і ліпідно-розчинні) з легкістю фільтруються клубочком. У деяких випадках великі молекули (включаючи деякі, які пов'язані з білками) можуть виділятися (шляхом пасивного перенесення) з крові через капілярні ендотеліальні клітини і мембрани нефронних канальців для потрапляння в сечу. Основна різниця в кінцевій долі регулюється полярністю речовини. Ті речовини, які іонізуються, залишаються в сечі і залишають організм. Ліпідно-розчинні токсиканти можуть бути реабсорбовані і повторно потрапляти в кровообіг, що подовжує їх період напіввиведення в організмі і потенціал для токсичності.

Нирки, які були пошкоджені токсинами, інфекційними захворюваннями або через вік, зменшили здатність виводити токсиканти, тим самим роблячи цих людей більш сприйнятливими до токсинів, які потрапляють в організм. Наявність альбуміну в сечі свідчить про те, що система фільтрації клубочків пошкоджена, пропускаючи великі молекули. Наявність глюкози в сечі є свідченням того, що трубчаста реабсорбція була порушена.

Перевірка знань

1) Причина того, що значна частина плазми крові фільтрується в ниркові канальці, обумовлена:
а) великою кількістю крові під відносно високим тиском, яка протікає через ниркові клубочки, капіляри яких мають великі пори
б) Високий вміст ліпідів
в) Високий вміст зв'язування плазми

Відповідь: Велика кількість крові, під відносно високим тиском, що протікає через ниркові клубочки, капіляри яких мають великі пори - це правильна відповідь.
Значна кількість плазми крові фільтрується через клубочок в нефронний канальець. Це пов'язано з великою кількістю кровотоку через клубочок, великі пори (40 Angstrom [Å]) в клубочкових капілярах та гідростатичного тиску крові.

2) В якій області нефрона відбувається активна секреція?
а) збиральний проток нефрона
б) Проксимальний канальець
нефрона в) клубочок нефрона

Відповідь: Проксимальний канальець нефрона - це правильна відповідь.
Секреція відбувається в проксимальному відділі канальців нефрона і відповідає за транспорт певних молекул з крові і в сечу.

3) Велика частина матеріалу, відфільтрованого через клубочок, реабсорбується в проксимальному звивистому канальці нефрона. Основною властивістю ксенобіотика, що визначає, чи буде він реабсорбуватися,
є: а) зв'язування білка
б)
Молекулярний розмір в) Полярність

Відповідь: Полярність - це правильна відповідь.
Кінцева доля речовини, відфільтрованої в ниркові канальці, регулюється його полярністю. Ті речовини, які іонізуються, залишаються в сечі і залишають організм.