Нефрон, строение которого напрямую зависит от здоровья человека, отвечает за работу почек. Почки состоят из нескольких тысяч таких нефронов, благодаря им в организме корректно осуществляется мочеобразование, выведение шлаков и очищение крови от вредных веществ после переработки полученных продуктов.
Что такое нефрон?
Нефрон, строение и значение которого очень важны для организма человека, является структурно-функциональной единицей внутри почки. Внутри этого структурного элемента осуществляется образование мочи, которая в дальнейшем выходит из организма с помощью соответствующих путей.
Биологи утверждают, что внутри каждой почки находится до двух миллионов таких нефронов, и каждый из них должен быть абсолютно здоров, чтобы мочеполовая система могла полностью выполнять свою функцию. В случае повреждения почки нефроны восстановить не удастся, они будут выведены вместе с новообразованной мочой.
Нефрон: его строение, функциональное значение
Нефрон представляет собой оболочку для небольшого клубка, которая состоит из двух стенок и закрывает собой небольшой клубок капилляров. Внутренняя часть этой оболочки покрыта эпителием, особые клетки которого помогают добиться дополнительной защиты. То пространство, которое образуется между двумя слоями, может трансформироваться в небольшое отверстие и канал.
Этот канал обладает щеточной кромкой из небольших ворсинок, сразу за ним начинается очень узкий участок петли оболочки, который спускается вниз. Стенка участка состоит из плоских и маленьких клеток эпителия. В некоторых случаях отсек петли достигает глубины мозгового вещества, а затем разворачивается к корке почечных образований, которые плавно перерастают в еще один сегмент нефроновой петли.
Как устроен нефрон?
Строение почечного нефрона является весьма сложным, до сих пор биологи всего мира бьются над попытками воссоздать его в виде искусственного образования, подходящего для пересадки. Петля появляется преимущественно из поднимающейся части, но может включать в себя еще и деликатную. Как только петля оказывается в том месте, где размещается клубок, она входит в изогнутый маленький канал.
В клетках полученного образования отсутствует ворсистая кромка, однако здесь можно найти большое количество митохондрий. Общая площадь мембраны может быть увеличена из-за многочисленных складок, которые формируются в результате образования петли внутри отдельного взятого нефрона.
Схема строения нефрона человека достаточно сложна, поскольку требует не только тщательной прорисовки, но и досконального знания предмета. Человеку, далекому от биологии, будет достаточно сложно ее изобразить. Последний участок нефрона представляет собой укороченный связующий канал, который выходит в накопительную трубку.
Канал формируется в корковой части почки, с помощью накопительных трубок он проходит сквозь «мозг» клетки. В среднем диаметр каждой оболочки составляет порядка 0,2 миллиметров, а вот максимальная длина канала нефрона, зафиксированная учеными, составляет порядка 5 сантиметров.
Секции почки и нефроны
Нефрон, строение которого доподлинно стало известно ученым только после целого ряда опытов, находится в каждом из структурных элементов важнейших для организма органов - почек. Специфика функций почек такова, что она требует существования сразу нескольких секций структурных элементов: тонкого сегмента петли, дистального и проксимального.
Все каналы нефрона соприкасаются с уложенными накопительными трубками. По мере развития эмбриона они произвольно совершенствуются, однако в уже сформировавшемся органе по своим функциям напоминают дистальный участок нефрона. Подробный процесс развития нефрона ученые неоднократно воспроизводили в своих лабораториях на протяжении нескольких лет, однако подлинные данные были получены лишь в конце XX века.
Разновидности нефронов в почках человека
Схема строения нефрона человека различается в зависимости от типа. Различают юкстамедуллярные, интракортикальные и суперфициальные. Главная разница между ними состоит в их местоположении внутри почки, глубины канальцев и локализации клубочков, а также в размерах самих клубков. Кроме того, ученые придают значение особенностям петель и длительности различных сегментов нефрона.
Суперфициальный тип представляет собой соединение, созданное из коротких петель, а юкстамедуллярный - из длинных. Такое разнообразие, по мнению ученых, появляется в результате потребности нефронов доставать до всех частей почки, в том числе и той, которая располагается ниже корковой субстанции.
Части нефрона
Нефрон, строение и значение которого для организма хорошо изучены, напрямую зависит от канальца, имеющегося в нем. Именно последний отвечает за постоянную функциональную работу. Все вещества, которые имеются внутри нефронов, несут ответственность за сохранность тех или иных разновидностей почечных клубков.
Внутри корковой субстанции можно найти большое количество соединительных элементов, специфических подразделений каналов, почечных клубочков. От того, правильно ли они будут размещены внутри нефрона и почки в целом, будет зависеть работа всего внутреннего органа. В первую очередь это будет влиять на равномерное распределение мочи, а уже потом на ее корректный вывод из организма.
Нефроны как фильтры
Схема строения нефрона на первый взгляд похожа на один большой фильтр, однако у него есть целый ряд особенностей. В середине XIX века ученые предполагали, что фильтрация жидкостей в организме предшествует этапу формирования мочи, спустя сто лет это было научно доказано. С помощью специального манипулятора ученым удалось получить внутреннюю жидкость из клубочковой оболочки, а затем провести ее тщательный анализ.
Выяснилось, что оболочка представляет собой своеобразный фильтр, с помощью которого происходит очистка воды и всех молекул, которые формируют плазму крови. Мембрана, с помощью которой происходит фильтрация всех жидкостей, основана на трех элементах: подоцитах, эндотелиальных клетках, также используется базальная мембрана. С их помощью жидкость, которую необходимо вывести из организма, попадает в клубок нефрона.
Внутренности нефрона: клетки и мембрана
Строение нефрона человека должно рассматриваться с учетом того, что содержится в клубочке нефрона. Во-первых, речь идет об эндотелиальных клетках, с помощью которых образуется слой, препятствующий попаданию внутри частичек белка и крови. Плазма и вода проходят дальше, беспрепятственно попадают в базальную мембрану.
Мембрана представляет собой тонкий слой, который отделяет эндотелий (эпителий) от ткани соединительного типа. Средняя толщина мембраны в организме человека - 325 нм, хотя могут встречаться более толстые и тонкие варианты. Мембрана состоит из узлового и двух периферических слоев, которые преграждают путь крупным молекулам.
Подоциты в нефроне
Отростки подоцитов отделены друг от друга щитовыми мембранами, от которых зависит сам нефрон, строение структурного элемента почки и ее работоспособность. Благодаря именно им определяются размеры веществ, которые необходимо отфильтровать. Эпителиальные клетки обладают небольшими отростками, за счет которых они соединяются с базальной мембраной.
Строение и функции нефрона таковы, что в совокупности все его элементы не пропускают молекулы диаметром более 6 нм и производят фильтрацию меньших по размерам молекул, которые должны быть выведены из организма. Белок не может пройти сквозь имеющийся фильтр благодаря особым элементам мембраны и молекулам с негативным зарядом.
Особенности почечного фильтра
Нефрон, строение которого требует внимательного изучения со стороны ученых, стремящихся воссоздать почку с помощью современных технологий, несет в себе определенный отрицательный заряд, который формирует лимит по фильтрации белков. Размер заряда зависит от габаритов фильтра, и по факту сама составляющая клубочкового вещества зависит от качества базальной мембраны и эпителиального покрытия.
Особенности преграды, использующейся в виде фильтра, могут быть реализованы в самых разных вариациях, каждый нефрон обладает индивидуальными параметрами. Если никаких нарушений в работе нефронов нет, то в первичной моче будут только лишь следы от белков, которые присущи плазме крови. Особо большие молекулы могут также проникать сквозь поры, однако в данном случае все будет зависеть от их параметров, а также от локализации молекулы и ее соприкосновения с формами, которые принимают поры.
Нефроны не способны регенерировать, поэтому при повреждении почек или же появлении каких-либо заболеваний их количество постепенно начинает снижаться. То же самое происходит по естественным причинам, когда организм начинает стареть. Восстановление нефронов - одна из важнейших задач, над которой работают ученые-биологи всего мира.
26 Февраль, 2017 VrachСложное строение почек обеспечивает выполнение всех их функций. Основной структурной и функциональной единицей почки является особое образование - нефрон. Он состоит из клубочков, канальцев, трубочек. Всего у человека в почках от 800 000 до 1 500 000 нефронов. Постоянно задействованы в работе чуть больше трети, остальные обеспечивают резерв для экстренных случаев, а также включаются в процесс очистки крови взамен погибших.
Благодаря своему строению данная структурно-функциональная единица почки может обеспечивать весь процесс переработки крови и образования мочи. Именно на уровне нефрона и обеспечивается выполнение почкой основных ее функций:
- фильтрация крови и выведение продуктов распада из организма;
- поддержание водного баланса.
Располагается данная структура в корковом веществе почки. Отсюда он сначала спускается в мозговое вещество, потом снова возвращается в корковое и переходит в собирательные трубочки. Они сливаются в общие протоки, выходящие в почечную лоханку , и дают начало мочеточникам, по которым моча выводится из организма.
Нефрон начинается почечным (мальпигиевым) тельцем, которое состоит из капсулы и расположенного внутри нее клубочка, состоящего из капилляров. Капсула представляет собой чашу, ее называют по фамилии ученого – капсула Шумлянского-Боумена. Состоит капсула нефрона из двух слоев, из ее полости выходит мочевой каналец. Поначалу он имеет извитую геометрию, а на границе коркового и мозгового слоев почек он выпрямляется. Далее образует петлю Генле и снова возвращается в почечный корковый слой, где снова приобретает извитой контур. В его структуру входят извитые канальцы первого и второго порядка. Протяженность каждого из них 2-5 см, а с учетом количества общая длина канальцев составит около 100 км. Благодаря этому становится возможной та огромная работа, которую проделывают почки. Строение нефрона позволяет фильтровать кровь и поддерживать необходимый уровень жидкости в организме.
Составляющие нефрона
- Капсула;
- Клубочек;
- Извитые канальцы первого и второго порядка;
- Восходящая и нисходящая части петли Генле;
- Собирательные трубочки.
Зачем нам так много нефронов
Нефрон почки имеет очень небольшие размеры, но количество их велико, это позволяет почкам качественно справляться со своими задачами даже в трудных условиях. Именно благодаря такой особенности человек может совершенно нормально жить при потере одной почки .
Современные исследования показывают, что непосредственно заняты «делом» лишь 35% единиц, остальные «отдыхают». Зачем организму такой резерв?
Во-первых, может возникнуть экстренная ситуация, которая приведет к гибели части единиц. Тогда их функции возьмут на себя оставшиеся структуры. Такая ситуация возможна при заболеваниях или травмах.
Во-вторых, их потеря происходит у нас постоянно. С возрастом часть из них погибает в силу старения. До 40 лет гибели нефронов у человека со здоровыми почками не происходит. Далее около 1% этих структурных единиц мы теряем каждый год. Регенерироваться они не могут, получается, что к 80 годам даже при благоприятном состоянии здоровья в человеческом организме их функционирует примерно лишь 60%. Эти цифры не критичны, и позволяют почкам справляться со своими функциями, в одних случаях полностью, в других могут быть небольшие отклонения. Угроза почечной недостаточности подстерегает нас, когда происходит потеря 75% или более. Оставшегося количества недостаточно для обеспечения нормальной фильтрации крови.
К таким серьезным потерям может привести алкоголизм, острые и хронические инфекции, травмы спины или живота, вызывающие повреждение почек.
Разновидности
Принято выделять различные типы нефронов в зависимости от их особенностей и расположения клубочков. Большинство структурных единиц – корковые, их примерно 85%, остальные 15% юкстамедуллярные.
Корковые подразделяются на суперфициальные (поверхностные) и интракортикальные. Основная особенность поверхностных единиц – расположение почечного тельца во внешней части коркового вещества, то есть ближе к поверхности. У интракортикальных нефронов почечные тельца находятся ближе к середине коркового слоя почки. У юкстамедуллярных мальпигиевые тельца глубоко в корковом слое, практически на начале мозговой ткани почки.
Все виды нефронов имеют свои функции, связанные с особенностями строения. Так, у корковых достаточно короткая петля Генле, которая может проникнуть всего лишь во внешнюю часть почечного мозгового вещества. Функция корковых нефронов – образование первичной мочи. Именно поэтому их так много, ведь количество первичной мочи примерно в десять раз больше, чем количество выделяемой человеком.
Юкстамедуллярные имеют более продолжительную петлю Генле и способны проникнуть глубоко в мозговой слой. Они оказывают влияние на уровень осмотического давления, которое регулирует концентрацию конечной мочи и ее количество.
Как работают нефроны
Каждый нефрон состоит из нескольких структур, слаженная работа которых обеспечивает выполнение их функций. Процессы в почках идут постоянно, их можно разделить на три фазы:
- фильтрация;
- реабсорбция;
- секреция.
Итогом является моча, которая выделяется в мочевой пузырь и выводится из организма.
Механизм работы основан на процессах фильтрации. На первой стадии образуется первичная моча. Это происходит путем фильтрования плазмы крови в клубочке. Данный процесс возможен из-за разницы давления в оболочке и в клубочке. Кровь поступает в клубочки и фильтруется там через особую мембрану. Продукт фильтрации, то есть первичная моча, поступает в капсулу. Первичная моча по своему составу похожа на плазму крови, а процесс можно назвать предварительной очисткой. Она состоит из большого количества воды, в ней содержаться глюкоза, избыток солей, креатинин , аминокислоты и еще некоторые низкомолекулярные соединения. Часть из них останется в организме, часть будет удалена.
Если учесть работу всех активных нефронов почек, то скорость фильтрации составляет 125 мл за минуту. Работают они постоянно, без перерывов, поэтому в течение суток через них проходит огромное количество плазмы, в результате чего образуется 150- 200 литров первичной мочи.
Вторая фаза – реабсорбция . Первичная моча подвергается дальнейшей фильтрации. Это необходимо для возвращения в организм содержащихся в ней нужных и полезных веществ:
- воды;
- солей;
- аминокислот;
- глюкозы.
Истории наших читателей
«Вылечить ПОЧКИ я смогла с помощью простого средства, о котором узнала из статьи ВРАЧА-УРОЛОГА с 24 летним стажем Пушкарь Д.Ю...»
Главную роль на этой стадии играют проксимальные извитые канальцы. Внутри них есть ворсинки, которые значительно увеличивают площадь всасывания, а соответственно и его скорость. Первичная моча проходит через канальцы, в результате большая часть жидкости обратно возвращается в кровь, остается примерно десятая часть от количества первичной мочи, то есть около 2 литров. Весь процесс реабсорбции обеспечивают не только проксимальные канальцы, но и петли Генле, дистальные извитые канальцы и собирательные трубочки. Вторичная моча не содержит необходимых организму веществ, зато в ней остаются мочевина, мочевая кислота и другие токсичные, подлежащие удалению компоненты.
В норме ни одно из необходимых организму питательных веществ не должно уходить с мочой. Все они возвращаются в кровь в процессе реабсорбции, какие-то частично, какие-то полностью. Например, глюкоза и белок в здоровом организме вообще не должны содержаться в моче. Если анализ показывает даже их минимальное содержание, значит со здоровьем что-то неблагополучно.
Заключительный этап работы – канальцевая секреция. Суть ее в том, что в мочу поступают ионы водорода, калия, аммиак и некоторые вредные вещества, имеющиеся в крови. Это могут быть лекарства, токсичные соединения. Путем канальцевой секреции из организма выводятся вредные вещества, и поддерживается кислотно-щелочной баланс.
В результате прохождения всех фаз переработки и фильтрации в почечных лоханках скапливается моча, подлежащая выведению из организма. Оттуда она поступает через мочеточники в мочевой пузырь и удаляется.
Благодаря работе таких маленьких структур, как нейроны, организм очищается от продуктов переработки поступивших в него веществ, от шлаков, то есть от всего, что ему не нужно или вредно. Значительные повреждения аппарата нефронов приводят к нарушению этого процесса и отравлению организма. Последствиями может стать почечная недостаточность, которая требует особых мер. Поэтому любые проявления неблагополучия почек – повод для обращения к врачу.
Устали бороться с почечными заболеваниями?
ОТЕКИ лица и ног, БОЛИ в пояснице, ПОСТОЯННАЯ слабость и быстрая утомляемость, болезненное мочеиспускание? Если у вас есть эти симптомы, то вероятность заболевания почек составляет 95%.
Если вам не наплевать на свое здоровье , то прочитайте мнение врача-уролога с 24 летним стажем работы. В своей статье он рассказывает о капсулах РЕНОН ДУО .
Это быстродействующее немецкое средство для восстановления почек, которое много лет применяется во всем мире. Уникальность препарата заключается:
- Ликвидирует причину возникновения болей и приводит почки к первоначальному состоянию.
- Немецкие капсулы устраняют боли уже при первом курсе применения, и помогают полностью вылечить заболевание.
- Отсутствуют побочные эффекты и нет аллергических реакций.
Почки расположены ретроперитонеально по обе стороны позвоночного столба на уровне Th 12 –L 2 . Масса каждой почки взрослого мужчины - 125–170 г, взрослой женщины - 115–155 г, т.е. суммарно менее 0,5% общей массы тела.
Паренхима почки подразделяется на расположенное кнаружи (у выпуклой поверхности органа) корковое и находящееся под ним мозговое вещество . Рыхлая соединительная ткань образует строму органа (интерстиций).
Корковое вещество расположено под капсулой почки. Зернистый вид корковому веществу придают присутствующие здесь почечные тельца и извитые канальцы нефронов.
Мозговое вещество имеет радиально исчерченный вид, поскольку содержит параллельно идущие нисходящую и восходящую части петли нефронов, собирательные трубочки и собирательные протоки, прямые кровеносные сосуды (vasa recta ). В мозговом веществе различают наружную часть, расположенную непосредственно под корковым веществом, и внутреннюю часть, состоящую из вершин пирамид
Интерстиций представлен межклеточным матриксом, содержащим отростчатые фибробластоподобные клетки и тонкие ретикулиновые волокна, тесно связанные со стенками капилляров и почечных канальцев
Нефрон как морфо-функциональная единица почки.
У человека каждая почка состоит примерно из одного миллиона структурных единиц, называемых нефронами. Нефрон является структурной и функциональной единицей почки потому, что он осуществляет всю совокупность процессов, в результате которых образуется моча.
Рис.1. Мочевыделительная система. Слева : почки, мочеточники, мочевой пузырь, мочеиспускательный канал (уретра) Справа6 строение нефрона
Строение нефрона:
Капсула Шумлянского-Боумена, внутри которой расположен клубочек капилляров – почечное (мальпигиево) тельце. Диаметр капсулы – 0,2 мм
Проксимальный извитой каналец. Особенность его эпителиальных клеток: щеточная каемка – микроворсинки, обращенные в просвет канальца
Петля Генле
Дистальный извитой каналец. Его начальный отдел обязательно прикасается к клубочку между приносящей и выносящей артериолами
Связующий каналец
Собирательная трубка
Функционально различают 4 сегмента :
1. Гломерула;
2. Проксимальный – извитая и прямая части проксимального канальца;
3. Тонкий отдел петли – нисходящий и тонкая часть восходящего отдела петли;
4. Дистальный – толстая часть восходящего отдела петли, дистальный извитой каналец, связующий отдел.
Собирательные трубки в процессе эмбриогенеза развиваются самостоятельно, но функционируют вместе с дистальным сегментом.
Начинаясь в коре почки, собирательные трубки сливаются, образуют выводные протоки, которые проходят через мозговое вещество и открываются в полость почечной лоханки. Общая длина канальцев одного нефрона – 35-50 мм.
Типы нефронов
В различных сегментах канальцев нефрона имеются существенные отличия в зависимости от их локализации в той или иной зоне почки, величине клубочков (юкстамедулярные крупнее суперфициальных), глубине расположения клубочков и проксимальных канальцев, длине отдельных участков нефрона, особенно петель. Большое функциональное значение имеет зона почки, в которой расположен каналец, независимо от того, находится ли он в корковом или мозговом веществе.
В корковом слое находятся почечные клубочки, проксимальные и дистальные отделы канальцев, связующие отделы. В наружной полоске наружного мозгового вещества находятся тонкие нисходящие и толстые восходящие отделы петель нефронов, собирательные трубки. Во внутреннем слое мозгового вещества располагаются тонкие отделы петель нефрона и собирательные трубки.
Такое расположение частей нефрона в почке неслучайно. Это важно в осмотическом концентрировании мочи. В почке функционирует несколько различных типов нефронов:
1.
с
уперфициальные
(поверхностные,
короткая петля);
2. и нтракортикальные (внутри коркового слоя);
3.Юкстамедуллярные (у границы коркового и мозгового слоя).
Одним из важных отличий, перечисленных трех типов нефронов, является длина петли Генле. Все поверхностные - корковые нефроны обладают короткой петлей, в результате чего колено петли располагается выше границы, между наружной и внутренней частями мозгового вещества. У всех юкстамедуллярных нефронов длинные петли проникают во внутренний отдел мозгового вещества, часто достигая верхушки сосочка. Интракортикальные нефроны могут иметь и короткую и длинную петлю.
ОСОБЕННОСТИ КРОВОСНАБЖЕНИЯ ПОЧКИ
Почечный кровоток не зависит от системного артериального давления в широком диапазоне его изменений. Это связано с миогенной регуляцией , обусловленной способностью гладкомышечных клетокvasafferensсокращаться в ответ на растяжение их кровью (при повышении артериального давления). В результате количество протекающей крови остается постоянным.
В одну минуту через сосуды обеих почек у человека проходит около 1200 мл крови, т.е. около 20-25% крови, выбрасываемой сердцем в аорту. Масса почек составляет 0,43% массы тела здорового человека, а получают они ¼ часть объема крови, выбрасываемой сердцем. Через сосуды коры почки протекает 91-93% крови, поступающей в почку, остальное ее количество снабжает мозговое вещество почки. Кровоток в коре почки в норме составляет 4-5 мл/мин на 1 г. ткани. Это наиболее высокий уровень органного кровотока. Особенность почечного кровотока состоит в том, что при изменении артериального давления (от 90 до 190 мм.рт.ст) кровоток почки остается постоянным. Это обусловлено высоким уровнем саморегуляции кровообращения в почке.
Короткие почечные артерии - отходят от брюшного отдела аорты и представляют собой крупный сосуд с относительно большим диаметром. После вхождения в ворота почек они делится на несколько междолевых артерий, которые проходят в мозговом веществе почки между пирамидами до пограничной зоны почек. Здесь от междольковых артерий отходят дуговые артерии. От дуговых артерий в направлении коркового вещества идут междольковые артерии, которые дают начало многочисленным приносящим клубочковым артериолам.
В
почечный клубочек входит приносящая
(афферентная) артериола, в нем она
распадается на капилляры, образуя
мальпегиев клубочек. При слиянии они
образуют выносящую (эфферентную)
артериолу, по которой кровь оттекает
от клубочка. Эфферентная артериола,
затем снова распадаются на капилляры,
образуя густую сеть вокруг проксимальных
и дистальных извитых канальцев.
Две сети капилляров – высокого и низкого давления .
В капиллярах высокого давления (70 мм рт.ст.) – в почечном клубочке – происходит фильтрация. Большое давление связано с тем, что:1) почечные артерии отходят непосредственно от брюшного отдела аорты; 2) их длина невелика; 3) диаметр приносящей артериолы в 2 раза больше, чем выносящей.
Таким образом, большая часть крови в почке дважды проходит через капилляры - вначале в клубочке, затем вокруг канальцев, это так называемая "чудесная сеть". Междольковые артерии образуют многочисленные аностомозы, которые играют компенсаторную роль. В образовании околоканальцевой капиллярной сети существенное значение имеет артериола Людвига, которая отходит от междольковой артерии, либо от приносящей клубочковой артериолы. Благодаря артериоле Людвига возможно экстрагломерулярное кровоснабжение канальцев в случае гибели почечных телец.
Артериальные капилляры, создающие околоканальцевую сеть, переходят в венозные. Последние образуют звездчатые венулы, расположенные под фиброзной капсулой - междольковые вены, впадающие в дуговые вены, которые сливаются и образуют почечную вену, которая впадает в нижнюю половую вену.
В почках различают 2-а круга кровообращения: большой корковый - 85-90% крови, малый юкстамедулярный - 10-15% крови. В физиологических условиях 85-90% крови циркулирует по большому (корковому) кругу почечного кровообращения, при патологии кровь движется по малому или укороченному пути.
Отличие кровоснабжения юкстамедулярного нефрона - диаметр приносящей артериолы примерно равен диаметру выносящей артериолы, эфферентная артериола не распадается на околоканальцевую капиллярную сеть, а образует прямые сосуды, которые спускаются в мозговое вещество. Прямые сосуды образуют петли на различных уровнях мозгового вещества, поворачивая обратно. Нисходящие и восходящие части этих петель образуют противоточную систему сосудов, называемых сосудистым пучком. Юкстамедулярный путь кровообращения является своеобразным "шунтом" (шунт Труэта), в котором большая часть крови поступает не в корковое, а в мозговое вещество почек. Это так называемая дренажная система почек.
Структура и функция
Почечное тельце
Схема строения почечного тельца
Клубочек
Клубочек представляет собой группу сильно фенестрированных (окончатых) капилляров, получающих кровоснабжение от афферентной артериолы . Гидростатическое давление крови создаёт движущую силу для фильтрации жидкости и растворённых веществ в просвет капсулы Боумена-Шумлянского. Непрофильтровавшаяся часть крови из клубочков поступает в эфферентную артериолу. Эфферентная артериола поверхностно расположенных клубочков распадается на вторичную сеть капилляров, оплетающих извитые канальцы почек, эфферентные артериолы от глубоко расположенных (юкстамедуллярных) нефронов продолжаются в нисходящие прямые сосуды (vasa recta), опускающиеся в мозговое вещество почек. Вещества, реабсорбированные в канальцах, в дальнейшем поступают в эти капиллярные сосуды.
Капсула Боумена-Шумлянского
Капсула Боумена-Шумлянского окружает клубочек и состоит из висцерального (внутреннего) и париетального (внешнего) листков. Внешний листок представляет собой обычный однослойный плоский эпителий. Внутренний листок составлен из подоцитов, которые лежат на базальной мембране эндотелия капилляров, и ножки которых покрывают поверхность капилляров клубочка. Ножки соседних подоцитов образуют на поверхности капилляра интердигиталии. Промежутки между клетками в этих интердигиталиях и образуют, собственно, щели фильтра, затянутые мембраной. Размер этих фильтрационных пор ограничивает перенос крупных молекул и клеточных элементов крови.
Между внутренним листком капсулы и внешним, представленным простым, непроницаемым, плоским эпителием, лежит пространство, в которое поступает жидкость, профильтровавшаяся через фильтр, который сформирован мембраной щелей в интердигиталиях, базальной пластинкой капилляров и гликокаликсом, секретируемым подоцитами.
Нормальная скорость клубочковой фильтрации (СКФ) составляет 180-200 литров в сутки, что в 15-20 раз превышает объём циркулирующей крови - иными словами, вся жидкость крови за сутки успевает профлильтроваться приблизительно двадцать раз. Измерение СКФ является важной диагностической процедурой, её снижение может быть показателем почечной недостаточности.
Небольшие молекулы - такие, как вода, ионы Na + , Cl - , аминокислоты, глюкоза, мочевина, одинаково свободно проходят через клубочковый фильтр, так же проходят через него белки массой до 30 Кд, хотя, поскольку белки в растворе обычно несут отрицательный заряд, для них определённое препятствие составляет отрицательно заряженный гликокаликс. Для клеток и более крупных белков клубочковый ультрафильтр представляет непреодолимое препятствие. В результате, в пространство Шумлянского-Боумена, и далее в проксимальный извитой каналец, поступает жидкость, по составу отличающаяся от плазмы крови только отсутствием крупных белковых молекул.
Почечные канальцы
Проксимальный каналец
Микрофотография нефрона
1 - Гломерула
2 - Проксимальный каналец
3 - Дистальный каналец
Наиболее длинная и широкая часть нефрона, проводящая фильтрат из капсулы Боумена-Шумлянского в петлю Генле.
Строение проксимального канальца
Характерной чертой проксимального канальца является наличие так называемой «щеточной каймы» - одного слоя эпителиальных клеток с микроворсинками. Микроворсинки располагаются на люминальной стороне клеток и значительно увеличивают их поверхность, усиливая тем самым их резобтивную функцию.
Наружная сторона эпителиальных клеток примыкает к базальной мембране, впячивания которой образуют базальный лабиринт.
Цитоплазма клеток проксимального канальца насыщена митохондриями, которые в большей степени находятся на базальной стороне клеток, тем самым обеспечивая клетки энергией, необходимой для активного транспорта веществ из проксимального канальца.
Транспортные процессы
| Реабсорбция |
|---|
| Na + : трансклеточно (Na + / K + -АТФаза , совместно с глюкозой - симпорт ; Na + /Н + -обмен - антипорт), межклеточно |
| Cl - , K + , Ca 2+ , Mg 2+ : межклеточно |
| НСО 3 - : Н + + НСО 3 - = СО 2 (диффузия) + Н 2 О |
| Вода: осмос |
| Фосфат (регуляция ПТГ), глюкоза , аминокислоты , мочевые кислоты (симпорт с Na +) |
| Пептиды : расщепление до аминокислот |
| Белки: эндоцитоз |
| Мочевина : диффузия |
| Секреция |
| Н + : обмен Na + /H + , H + -АТФаза |
| NH 3 , NH 4 + |
| Органические кислоты и основания |
Петля Генле
Часть нефрона, которая соединяет проксимальный и дистальный канальцы. Петля имеет шпилечный изгиб в мозговом слое почки. Главной функцией петли Генле является реабсорбция воды и ионов в обмен на мочевину по противоточному механизму в мозговом слое почки. Петля названа в честь Фридриха Густава Якоба Генле , немецкого патологоанатома.
Нисходящее колено петли Генле
Восходящее колено петли Генле
Транспортные процессы
Дистальный извитой каналец
Транспортные процессы
Собирательные трубки
Юкстагломерулярный аппарат
Расположен в околоклубочковой зоне между приносящей и выносящей артериолами и состоит из трех основных частей.
Нормальную фильтрацию крови гарантирует правильное строение нефрона. Он осуществляет процессы обратного захвата химических веществ из плазмы и выработку ряда биологических активных соединений. В почке содержится от 800 тысяч до 1,3 млн нефронов. Старение, неправильный образ жизни и увеличение количества заболеваний приводят к тому, что с возрастом число клубочков постепенно снижается. Для понимания принципов работы нефрона стоит разбираться в его строении.
Описание нефрона
Основной структурной и функциональной единицей почки является нефрон. Анатомия и физиология структуры отвечает за образование мочи, обратный транспорт веществ и выработку спектра биологических субстанций. Схема строения нефрона представляет собой эпителиальную трубку. Дальше формируются сети капилляров различного диаметра, которые впадают в собирательный сосуд. Полости между структурами заполнены соединительной тканью в виде интерстициальных клеток и матрикса.
Развитие нефрона закладывается еще в эмбриональном периоде. Разные типы нефронов отвечают за разные функции. Общая длинна канальцев обеих почек составляет до 100 км. В нормальных условиях не все число клубочков задействовано, работает только 35%. Нефрон состоит из тельца, равно как и из системы каналов. Имеет следующее строение:
- капиллярный клубочек;
- капсула почечного клубочка;
- ближний каналец;
- нисходящий и восходящий фрагменты;
- дальние прямые и извитые канальцы;
- соединительный путь;
- собирательные протоки.
Функции нефрона у человека
В день в 2 млн клубочков образуется до 170 л первичной мочи.
Понятие нефрона ввел итальянский врач и биолог Марчелло Мальпиги. Так как нефрон считается целостной структурной единицей почки, то и отвечает за выполнение следующих функций в организме:
- очистка крови;
- формирование первичной мочи;
- возвратный капиллярный транспорт воды, глюкозы, аминокислот, биоактивных веществ, ионов;
- образование вторичной мочи;
- обеспечение солевого, водного и кислотно-щелочного баланса;
- регулирование уровня артериального давления;
- секреция гормонов.
Схема строения почечнго клубочка и капсулы Боумена.
Нефрон начинается капиллярным клубочком. Это - тело. Морфофункциональная единица - сеть капиллярных петель, общим числом до 20, которые окружает капсула нефрона. Кровоснабжение тело получает от приносящей артериолы. Стенка сосудов представляет собой слой эндотелиальных клеток, между которыми находятся микроскопические промежутки диаметром до 100 нм.
В капсулах выделяют внутренний и внешний эпителиальные шары. Между двумя слоями остается щелевидный промежуток - мочевое пространство, где содержится первичная моча. Она окутывает каждый сосуд и формирует цельный шар, таким образом разделяя кровь, расположенную в капиллярах, от пространств капсулы. Базальная мембрана служит поддерживающей базой.
Устроен нефрон по типу фильтра, давление в котором не постоянное, оно изменяется в зависимости от разницы ширины просветов приносящего и выносящего сосудов. Фильтрация крови в почках происходит в клубочке. Форменные элементы крови, белки, обычно не могут проходить сквозь поры капилляров, так как их диаметр значительно больше и они задерживаются базальной мембраной.
Подоциты капсулы
В состав нефрона входят подоциты, образующие внутренний слой в капсуле нефрона. Это звездчатые эпителиоциты большого размера, которые окружают почечный клубочек. У них овальное ядро, которое включает рассеянный хроматин и плазмосому, прозрачная цитоплазма, вытянутые митохондрии, развитый аппарат Гольджи, укороченные цистерны, мало лизосом, микрофиламенты и несколько рибосом.
Три типа ответвлений подоцитов образуют педикулы (цитотрабекулы). Выросты тесно врастают друг в друга и лежат на внешнем слое базальной мембраны. Структуры цитотрабекул в нефронах формируют решетчатую диафрагму. Эта часть фильтра имеет негативный заряд. Для их нормальной работы также требуются белки. В комплексе происходит фильтрация крови в просвет капсулы нефрона.
Базальная мембрана
Строение базальной мембраны нефрона почки имеет 3 шара толщиной около 400 нм, состоит из коллагеноподобного белка, глико- и липопротеидов. Между ними расположены слои плотной соединительной ткани - мезангия и шар мезангиоцититов. Здесь также располагаются щели размером до 2 нм - поры мембраны, они имеют значение в процессах очищения плазмы. С обеих сторон отделы соединительнотканных структур покрыты системами гликокаликса подоцитов и эндотелиоцитов. Фильтрация плазмы задействует часть вещества. Базальная мембрана клубочков почек функционирует как барьер, через который не должны проникать крупные молекулы. Также и отрицательный заряд мембраны предотвращает прохождение альбуминов.
Мезангиальный матрикс
Кроме того, состоит нефрон из мезангия. Он представлен системами элементов соединительной ткани, которые располагаются между капиллярами мальпигиевого клубочка. Также это отдел между сосудами, где отсутствуют подоциты. В его основной состав входят рыхлая соединительная ткань, содержащая мезангиоциты и юкставаскулярные элементы, которые располагаются между двумя артериолами. Основная работа мезангия - поддерживающая, сократительная, а также как обеспечение регенерации компонентов базальной мембраны и подоцитов, так и поглощение старых составляющих компонентов.
Проксимальный каналец
Проксимальные капиллярные почечные канальцы нефронов почки разделяются на изогнутые и прямые. Просвет небольшого размера, его формируют цилиндрический или кубический тип эпителия. На верхушке помещается щеточная кайма, которая представлена длинными ворсинками. Они составляют поглощающий слой. Обширная площадь поверхности проксимальных трубочек, большое число митохондрий и близкое расположение перитубулярных сосудов предназначены для селективного захвата веществ.
Отфильтрованная жидкость поступает из капсулы в другие отделы. Мембраны близко расположенных клеточных элементов разделяются промежутками, через которые происходит циркуляция жидкости. В капиллярах извитых клубочков производится процесс реабсорбции 80% компонентов плазмы, среди них: глюкоза, витамины и гормоны, аминокислоты, а кроме того, мочевина. Функции канальцев нефрона включают выработку кальцитриола и эритропоэтина. В сегменте вырабатывается креатинин. Посторонние субстанции, которые попадают в фильтрат из межклеточной жидкости, экскретируются с мочой.
Структурно-функциональная единица почки имеет в составе тонкие отделы, также называемые петлей Генле. Она состоит из 2 сегментов: нисходящего тонкого и восходящего толстого. Стенка нисходящего участка диаметром 15 мкм образована плоским эпителием со множественными пиноцитозными пузырьками, а восходящей - кубическим. Функциональное значение канальцев нефрона петли Генле охватывает ретроградное перемещение воды в нисходящей части колена и ее пассивный возврат в тонком поднимающемся сегменте, обратный захват ионов Na, Cl и K в толстом отрезке восходящего сгиба. В капиллярах клубочков этого сегмента молярность мочи повышается.