2.9. Выделительная система
Назначение, основные функции. В процессе жизнедеятельности в организме человека образуются значительные количества продуктов обмена, которые не используются клетками и должны удаляться из организма. Кроме того, организм должен освобождаться от токсичных и чужеродных веществ, избытка солей, воды, лекарственных препаратов.
Органы, выполняющие выделительные функции, называются выделительными или экскреторными. К ним относят почки, легкие, кожу, печень и желудочно-кишечный тракт.
Легкие и верхние дыхательные пути удаляют из организма углекислый газ, воду, ароматические вещества. Печень и ЖКТ выводят с желчью из организма ряд конечных продуктов обмена гемоглобина (в виде желчных пигментов) и холестерина (в виде желчных кислот и др.). Желудочно-кишечный тракт выделяет продукты распада пищевых веществ, воду, ядовитые вещества, соли тяжелых металлов и др.
Кожа выполняет выделительную функцию за счет потовых желез и в меньшей степени сальных желез. С потом удаляются вода, мочевина, мочевая кислота, креатинин, молочная кислота, соли щелочных металлов (особенно натрия), органические вещества, микроэлементы, летучие жирные кислоты и др.
Главное назначение органов выделения – поддержание постоянства внутренней среды организма. Экскреторные органы находятся в функциональной связи между собой. Сдвиг функционального состояния одного из них меняет активность другого. Нарушение процессов выделения неизбежно ведет к появлению патологических сдвигов гомеостаза, вплоть до гибели организма.
Почки являются основным органом мочевыделительной системы, в состав которой также входят мочеточники, мочевой пузырь и мочеиспускательный канал.
Основные функции почек:
выделительная – удаляют из организма избыток воды, неорганических и органических веществ;
регуляция водного баланса – нормализуют объем циркулирующей крови и внеклеточной жидкости;
регуляция осмотического давления крови;
регуляция ионного состава крови и жидкостей внутренней среды;
регуляция кислотно-основного равновесия крови;
инкреторная функция - образуют и выделяют в кровоток физиологически активные вещества (ренин, эритропоэтины, урокиназа, простагландины и др.), которые действуют на другие органы и ткани или регулируют почечный кровоток;
регуляция артериального давления – осуществляется несколькими механизмами (ренин почки регулирует тонус сосудов и объем циркулирующей крови; гормоны и другие физиологически активные вещества, вырабатываемые в почке являются гуморальным регулятором артериального давления и т.д.);
метаболическая функция – поддерживают во внутренней среде организма постоянный уровень и состав белкового, липидного и углеводного обмена (расщепляют фильтрующиеся в клубочках низкомолекулярные белки, пептиды, гормоны до аминокислот и возвращают их в кровь; осуществляют глюконеогенез – при длительном голодании половина поступающей в кровь глюкозы образуется в почках);
защитная функция – удаляют из внутренней среды организма чужеродные вещества.
Строение почек. Почки – парный орган, они имеют бобовидную форму, располагаются по обе стороны от позвоночника (рис. 2.18).
В почке различают мозговой и корковый слои. В мозговом слое имеются пирамиды, вершины которых направлены к центру почки, где расположена лоханка. На вершинах пирамид открываются просветы почечных канальцев; поступающая по ним моча попадает в почечную лоханку, затем в мочеточник и мочевой пузырь.
Рис. 2.18. Строение почки
1-почечная вена; 2-почечная артерия; 3-нервное сплетение; 4-мочеточник; 5-почечная капсула; 6-корковый слой; 7-мозговой слой; 8-почечная лоханка.
Отличительной особенностью кровоснабжения почек является то, что кровь используется не только для питания органа, но и для образования мочи. Структурно-функциональной единицей почки является нефрон (рис. 2. 19).
В каждой почке взрослого человека содержится 1-1,3 млн нефронов. Нефрон состоит из клубочка кровеносных капилляров, окруженного двухслойной капсулой Шумлянского-Боумена, переходящей в извитые канальцы, которые впадают в почечную лоханку.
В полость капсулы входит приносящая артериола, распадающаяся на капилляры; сливаясь, капилляры образуют выносящую артериолу. Диаметр приносящей артериолы почти в два раза больше, чем выносящей, это позволяет поддерживать артериальное давление в клубочке. Капилляры клубочков выполняют только функцию мочеобразования.
Рис. 2. 19. Строение нефрона
1–клубочек; 2–капсула Шумлянского–Боумена; 3,4–извитые канальцы; 5–собирательная трубочка.
Мочеобразование. Состав и свойства мочи. Процесс образования мочи осуществляется за счет трех последовательных процессов (рис. 2.20):
клубочкоая фильтрация (ультрафильтрация) воды и низкомолекулярных компонентов из плазмы крови в капсулу почечного клубочка с образованием первичной мочи (150-180 л/сут)..
канальцеая реабсорбция – обратное всасывание профильтровавшихся веществ и воды из первичной мочи в кровь, обеспечивающее сохранение всех необходимых для жизнедеятельности организма компонентов в оптимальных количествах. Практически полностью реабсорбируются аминокислоты, глюкоза, витамины, белки, микроэлементы, значительное число ионов Na+, Cl-, HCO- и многие другие вещества;
канальцевая секреция – транспорт веществ из крови в просвет канальцев (мочу), позволяет быстро экскретировать некоторые ионы, органические вещества, лекарства, красители.
Постепенно первичная моча превращается в конечную мочу, в состав которой входят лишь вещества, подлежащие выведению их организма. За сутки выделяется в среднем 1,0-1,5 л мочи. После обильного питья выделение мочи (диурез) возрастает, при потреблении небольшого количества воды, усиленном потоотделении диурез снижается. Интенсивность мочеобразования колеблется в течение суток. Ночью мочеобразование меньше чем днем.
Рис.2.20. Схема процесса образования мочи.
Моча представляет собой прозрачную светло-желтую жидкость с относительной плотностью 1005-1025, которая зависит от количества принятой жидкости.
Реакция мочи здорового человека обычно слабокислая. Однако рН ее колеблется от 5,0 до 7,0 в зависимости от характера питания. При питании преимущественно белковой пищей реакция мочи становится кислой, растительной – нейтральной или даже щелочной.
В моче содержатся мочевина, мочевая кислота, аммиак, пуриновые основания, креатинин, небольшие количества производных гниения белка в кишечнике (индол, скатол, фенол), пигменты (уробилин и урохром – придают цвет моче), гормоны и их метаболиты, ферменты, витамины, электролиты (Na+, К+, Cl-, Са 2+ и др.), встречаются соли щавелевой и молочной кислоты, кетоновые тела. В моче здорового человека должны отсутствовать белок и глюкоза.
Если концентрация растворимых компонентов в крови превышает норму, то они полностью не реабсорбируются и появляются в конечной моче. Например, если в крови повышено содержание глюкозы (при сахарном диабете, употреблении в пищу большого количества легкоусвояемых углеводов), она может появиться в моче. Изменчивость состава мочи обеспечивает постоянство основных показателей крови.
Работа почек контролируется центральной нервной системой. Объем выделяемой мочи может изменяться условно-рефлекторным путем, что свидетельствует о выраженном влиянии высших отделов ЦНС на работу почек. Важная роль в регуляции образования и выделения мочи принадлежит вегетативной нервной системе. При возбуждении симпатического отдела увеличивается реабсорбция натрия и воды, т.е. снижается образование мочи. При раздражении парасимпатического отдела уменьшается реабсорбция и увеличивается секреция органических кислот.
Деятельность почек регулируется также гуморальными факторами, главными из которых являются антидиуретический гормон гипофиза (АДГ) и гормон коры надпочечников альдостерон. АДГ способствует реабсорбции воды и уменьшает диурез. Альдостерон увеличивает реабсорбцию ионов натрия и повышает экскрецию ионов калия. Ренин-ангиотензин-альдостероновая система участвует в регуляции почечного и системного кровообращения, объема циркулирующей крови и электролитного баланса организма.
Питание существенно влияет на функцию почек. Так, при высоком содержании белков в рационе питания повышается количество азотистых веществ в моче, при увеличении кислых радикалов (мяса, рыбы) в моче возрастают соли соответствующих кислот, поваренная соль задерживает жидкость в организме и уменьшает диурез, а пища богатая калием наоборот увеличивает выведение жидкости и усиливает диурез.