Почки и циркуляция жидкостей в организме человека

• Введение
• 1. Функции почек
• 2. Реабсорбция
• 3. Болезни почек
• 4. Жидкости человеческого организма
• Заключение
• Список литературы

Почки выполняют жизненно важные функции фильтрации, очистки и обеспечения баланса в крови и других жидких средах организма. Они выводят токсичные продукты жизнедеятельности и препятствуют накоплению излишней жидкости.

Постоянное поступление воды в организм очень важно для жизни. Поэтому, чтобы удовлетворить эту потребность, мы каждый день пьем воду и различные напитки. Кроме того, вода содержится в пище. В то же время необходимо, чтобы организм выводил избыток воды. Это достигается за счет выработки почками мочи — раствора, состоящего из воды и конечных продуктов жизнедеятельности.

Моча образуется путем фильтрации крови. В процессе циркуляции крови по организму в ней накапливается избыточная жидкость и ненужные химические вещества, которые удаляются при прохождении крови через почки, образуя мочу. В среднем организм человека ежедневно вырабатывает 1−1,5 л мочи.

Моча образуется почти непрерывно, хотя ночью гораздо медленнее, чем в дневное время. Она стекает вниз по мочеточникам — тонким мышечным трубкам длиной около 25 см. От каждой почки отходит по одному мочеточнику, отводящему мочу в растягивающуюся накопительную емкость в нижней части живота — мочевой пузырь.

Мочевой пузырь вмещает около 700 мл мочи. Однако после его заполнения до половины, рецепторы растяжения, расположенные в его стенках, сообщают организму о необходимости опорожнить мочевой пузырь путем мочеиспускания. Для этого расслабляются мышцы вокруг трубки, выходящей из мочевого пузыря и называемой мочеиспускательным каналом.

1. Функции почек

Другая важная функция почек состоит в контроле количества воды, солей и минералов в организме. Почти две трети веса тела составляет вода. Половина этой жидкости находится внутри клеток, а остальная часть смешана с естественными солями организма и омывает клетки. Если вокруг клеток слишком много солей, они сморщиваются и уменьшаются. Если слишком мало, они разбухают и разрываются. Поэтому важно, чтобы концентрация омывающей жидкости поддерживалась на оптимальном уровне.

Клетки повреждаются аммиаком — одним из продуктов жизнедеятельности, возникающих вследствие расщепления белков для выделения энергии. Содержание менее одной тысячной грамма аммиака в крови может убить человека. Печень преобразует его в менее токсичное вещество — мочевину. Однако большие ее количества тоже могут стать смертельными. Почки удаляют мочевину из крови. Почки контролируют кислотность жидких сред организма, обеспечивая оптимальный режим функционирования клеток, регулируют общее количество жидкости в организме.

Почки расположены в брюшной полости позади желудка и печени, по одной с каждой стороны позвоночника. Они спрятаны за нижними ребрами. (Левая почка, как правило, расположена слегка выше правой).

Каждая из почек имеет около 10 см в длину, 6 см в ширину и весит примерно 150 г. Они соединяются с системой кровотока большой почечной артерией, подводящей к почкам кровь, и почечной веной, отводящей отфильтрованную и очищенную кровь. Важность почек подтверждается и тем фактом, что через них ежеминутно проходит пятая часть всей крови, перекачиваемой сердцем — 1 200 мл.

Почечная артерия разветвляется в почке на более мелкие сосуды — вплоть до микроскопических капилляров. Именно на этом уровне начинается фильтрация, основанная на прохождении жидкости через крошечные канальцы.

Каждый капиллярный комплекс образует извитой узел, называемый клубочком. В нем капиллярные стенки усеяны крошечными отверстиями, которые настолько малы, что действуют как миниатюрные фильтры. Они задерживают относительно крупные структуры, такие как красные и белые кровяные клетки, пропуская более мелкие.

Вода, соли организма и прочие химические вещества, включая витамины, глюкозу (сахар крови) и мочевину, медленно просачиваются из находящейся в капиллярах крови наружу через крошечные поры в стенках капилляров. Они попадают в чашеобразную емкость, окружающую узел из капилляров. Эта емкость называется боуменовской капсулой по имени английского хирурга XIX века, первым ее обнаружившего.

Все капиллярные узлы и капсулы расположены в наружной части почки — корковом веществе. Капсула содержит отводящую трубку (извитой каналец) длиной около 30 мм и настолько малой толщины, что она видна только под микроскопом. Этот каналец проходит во внутренний слой почки — мозговое вещество, — затем делает 11-образ-ный поворот и возвращается в зону коркового вещества.

2. Реабсорбция

Отфильтрованная жидкость течет по извитым канальцам. Капилляры из клубочка расходятся, образуя свободную сеть вокруг своих канальцев. Они оборачиваются вокруг канальца и соприкасаются с ним во многих местах.

По мере продвижения вниз, в сторону мозгового вещества почки, кровь капилляров реабсорбирует (обратно всасывает) ценные вещества из жидкости, находящейся внутри канальца. Эта извитая и скрученная начальная часть канальца называется проктимальный извитой каналец. Реабсорбируются вода и химические вещества, такие как глюкоза, соли и витамины, которые еще потребуются организму.

Некоторые из этих химических веществ проходят через стенку канальца самостоятельно, т.к. их концентрация внутри канальца выше, чем снаружи. (Этот процесс известен как пассивная диффузия) Другим требуется «перекачка» с помощью специальных участков внутренней выстилки канальцев. Молекулы-переносчики притягивают необходимые химические вещества, соединяются с ними, переправляют их через стенку канальца на другую сторону и высвобождают. Такой процесс именуется активным переносом и требует значительной энергии.

Жидкость протекает по длинному 11-образ-ному колену внизу канальца. Оно называется петлей Генле по имени идентифицировавшего его немецкого анатома XIX века.

Затем жидкость начинает двигаться в обратном направлении, вверх по петле в извитую часть канальца — дистальный извитой каналец. На этом участке обратно в кровь капилляров абсорбируются ценные молекулы хлорида натрия. В итоге, к концу прохождения по канальцу в нем остается примерно сотая часть объема воды, первично отфильтрованной в боуменовской капсуле.

Извитые канальцы соединяются в более крупные каналы, собирательные трубки. Они отводят отфильтрованную жидкость вниз, в мозговое вещество почки. На данном этапе часть воды реабсорбируется обратно в организм.

Собирательные трубки соединяются, становясь крупнее. Они отводят мочу в основное пространство в центре почки — почечную лоханку. Отсюда она стекает по мочеточнику в мочевой пузырь.

Отдельный фильтрующий элемент, включающий в себя клубочек, капсулу, каналец и капиллярную сеть, называется нефрон. В почке содержится около одного миллиона нефронов! Если распутать и соединить все канальцы, они протянутся более чем на 30 км!

Каждую минуту почка пропускает 125 мл отфильтрованной жидкости, — т. е.180 л в день.

Весь находящийся в организме объем воды и солей ежедневно проходит через почки 15 раз. Конечные продукты жизнедеятельности растворены в воде. Вода выводится из организма вместе с ними, поэтому важно постоянно пополнять ее запасы.

Каждый день почки фильтруют неодинаковое количество шлаков и воды. Они реагируют на изменения потребностей организма. Например, при повышенной температуре организм с потом теряет больше воды. Это может привести к обезвоживанию. Чтобы компенсировать процесс потоотделения, почки реабсорбируют из канальцевой жидкости больше воды, чем обычно. В результате мочи выделяется меньше, и она становится более концентрированной и темной.

Каким образом обеспечивается контроль? Это сложное компенсаторное взаимодействие нервов и гормонов, которые ежеминутно реагируют на перемены в организме.

Представьте, что вы активно двигаетесь в жаркий день. Вы начинаете потеть, уровень воды в организме и, следовательно, в крови падает. По мере того, как кровь циркулирует через мозг, она активирует специальные сенсоры (осморецепторы) в гипоталамусе, расположенном на стволе головного мозга.

Осморецепторы посылают по нервам сообщения в гипофиз — орган размером с горошину у основания мозга. Эти сообщения стимулируют гипофиз к высвобождению АДГ (антидиуретического гормона, вазопрессина). Он поступает в кровь и переносится к почкам.

В почках АДГ воздействует па внутреннюю выстилку дистальных извитых канальцев и собирательных трубок. Его воздействие повышает проницаемость поверхности, значит, будет легче проникать через нее.

Под влиянием АДГ большее количество воды переходит из жидкости, находящейся в канальцах и трубочках, обратно в кровь расположенных вокруг них капилляров. Моча становится более концентрированной, а кровь более жидкой за счет дополнительной воды. Конечным результатом является меньшее количество мочи и сохранение воды в организме.

Противоположные процессы наблюдаются, если в течение короткого промежутка времени выпить большое количество жидкости. Количество воды в крови моментально увеличивается. Осморецепторы мозга не раздражаются, они перестают посылать в гипофиз сигналы о необходимости высвободить АДГ. Соответственно, содержание АДГ, переносимого кровью к почкам, снижается. Внутренняя выстилка канальцев и трубочек начинает пропускать через себя меньше воды. В моче остается больше жидкости. Результатом является более обильная и менее концентрированная моча.

На верхушке каждой почки как шляпка располагаются надпочечники. Они продуцируют несколько гормонов, в том числе альдостерон — гормон, воздействующий па почки.

Альдостерон участвует в регуляции водно-солевого обмена. Если уровень натрия в крови слишком низок, надпочечники выбрасывают в кровь больше альдостерона.

Альдостерон тоже переносится к почкам и, подобно АДГ, воздействует на внутреннюю выстилку дистальных извитых канальцев. Его воздействие заставляет «натриевые насосы», расположенные во внутренней выстилке, транспортировать больше натрия из канальцевой жидкости в кровь и другие жидкие среды организма. В результате натрий из организма не выводится.

Аналогично, если в крови слишком много натрия, надпочечники выбрасывают меньшее количество альдостерона или не выбрасывают его вовсе. «Натриевые насосы» становятся менее активными, и больше натрия остается в канальцевой жидкости, откуда затем выводится с мочой. Альдостероновый механизм настолько точен, что в здоровом организме уровень натрия никогда не отклоняется от нормы более чем на 2%.

Сами почки тоже вырабатывают гормоны. К ним относятся ренин, принимающий участие в регулировании артериального давления, и эритропоэтин, который способствует выработке красных кровяных телец костным мозгом.

3. Болезни почек

Сложное и четкое функционирование почек может быть нарушено воздействием препаратов или болезнями. Кофеин (находящееся в час и кофе химическое вещество) угнетает процессы высвобождения АДГ гипофизом. Это означает, что с мочой будет выделяться больше воды. Аномальное увеличение объема мочевыделения называется диурезом, а вызывающие его вещества — диуретиками. Алкоголь — еще один пример диуретика.

Исследование мочи может предоставить важную информацию о состоянии почек и других систем организма. Если в моче появляются определенные химические вещества, которых в норме там быть не должно, то анализ позволит выявить их и указать на причины болезни.

Если по любой из многих причин почки перестают справляться со своей работой, токсичные продукты жизнедеятельности постепенно накапливаются в крови и жидких средах организма. Одним из способов их выведения является почечный диализ, проводимый с помощью аппарата искусственной почки. Пациента несколько раз в неделю на несколько часов подключают к аппарату, а в остальное время он ведет нормальную жизнь. В некоторых случаях, однако, необходима пересадка почки. Пустой пластиковый бидон для воды легок, как пушинка, а заполненный доверху становится почти неподъемным. Иными словами, вода — на удивление тяжелое вещество. Между тем, наше тело как минимум наполовину состоит из воды, или жидкостей организма.

В теле грудного младенца воды и того больше — до 65%. По мере роста и накопления жировых отложений содержание воды в организме уменьшается, достигая примерно 60% у среднего мужчины и 50% - у женщины.

Хотя общее количество жидкости в организме зависит от наших габаритов, колебания в ту или иную сторону у равных людей весьма незначительны. Зато соотношение между количеством воды и весом тела меняется более ощутимо, т. к зависит от массы накопленного жира. Жир не содержит воды, поэтому чем тучнее человек, тем меньше доля воды в общем весе его тела. Поэтому у высокого худощавого человека воды в организме примерно столько же, сколько у такого же рослого толстяка. В теле среднего взрослого мужчины содержится около 40−42 литров воды — достаточно, чтобы хорошенько поплескаться в душе!

Существуют два основных типа жидкостей организма — внутриклеточные и внеклеточные. Внеклеточные жидкости состоят большей частью из плазмы крови (ок.3 литров) и тканевой жидкости (ок.12 литров). Внутриклеточная жидкость является главным ингредиентом клеток, и у среднего взрослого человека ее объем составляет примерно 25 литров.

4. Жидкости человеческого организма

Человеческое тело, подобно пчелиным сотам, состоит из множества клеток, разделенных микроскопическими промежутками, по которым циркулирует тканевая жидкость. В нашем организме происходит непрерывный водный обмен с участием крови, межклеточных и тканевых жидкостей.

Кровь (состоящая из воды на 60%) доставляет в растворенном виде необходимые клеткам (содержащим 80% воды) питательные вещества. В процессе жизнедеятельности клетки вырабатывают углекислый газ, который необходимо удалять вместе другими отходами. Вся эта работа выполняется при участии тканевой жидкости. Отходы сквозь стенки клеток попадают в тканевую жидкость, а оттуда сквозь стенки капилляров — в кровь. Одновременно из крови тем же путем поступает в клетки питание в виде кислорода и прочих химических веществ. И, наконец, отработавшая свой срок тканевая жидкость тоже вливается в кровоток.

Почти вся жидкость поступает непосредственно в кровь, но определенная ее часть возвращается в кровоток из лимфатической системы, ведущей борьбу с болезнетворными микробами и содержащей молекулы — например, белковые, — которые слишком велики, чтобы проникнуть в кровь сквозь стенки капилляров.

От многих продуктов жизнедеятельности клеток необходимо избавляться, и кровь несет их в почки, где проходит фильтрацию и очистку, а вредные вещества отделяются и растворяются в моче, состоящей главным образом из воды. Моча накапливается в мочевом пузыре и периодически выводится из организма.

Часть влаги непрерывно испаряется с потом и при каждом выдохе. Небольшое ее количество присутствует и в кале (твердых экскрементах). В обычных условиях взрослый человек теряет за сутки около 1,5 л воды.

Для нормального функционирования организму необходимо, чтобы содержание воды в нем оставалось более или менее постоянным, поэтому, непрерывно теряя воду, мы должны регулярно возобновлять ее запасы. Некоторое количество воды содержится в пище, но главная ее часть поступает с питьем. При обычной комфортной температуре и нормальном питании человек должен выпивать за день как минимум две трети литра воды. В жару, при тяжелых физических нагрузках или во время болезни организм теряет с потом гораздо больше жидкости, и, соответственно, возрастает потребность в питье. Таким образом, вода гораздо важнее для жизни, чем пища, так как без ежедневного питья организм не сможет нормально функционировать. Если мы без особого вреда для себя можем обходиться достаточно долго без еды, то без воды мы способны прожить гораздо

Жидкости человеческого организма содержат два основных типа солей — обычную натриевую (поваренную) и калийную. Последняя, наряду с натриевой солью, присутствует в морской воде и потребляемых нами продуктах. Поваренная соль содержится во внеклеточных жидкостях, а раствор калийной соли — во внутриклеточных меньше. Важно помнить, что, собравшись поголодать по какой-то причине, мы должны пить воду больше обычного, чтобы компенсировать нехватку жидкости, обычно поступающей в организм с овощами и фруктами.

Потребление жидкости (в виде воды, фруктовых соков, чая или других напитков) отчасти зависит от привычки, и мы нередко пьем, фактически не нуждаясь в пополнении запасов воды. Если мы пьем сверх надобности, наш организм попросту выводит избыток жидкости с мочой. И напротив, при ее нехватке концентрация мочи повышается, чтобы организм не терял драгоценную воду.

Если организму требуется больше воды, чем мы пьем, возникает чувство жажды. Им управляет гипоталамус — участок головного мозга, выполняющий ряд различных функций, в том числе регулирующий чувство жажды и голода. Нервные клетки гипоталамуса контролируют кровоток, а также уровень концентрации солей и прочих веществ в крови. Если общий объем крови уменьшается, указывая на то, что организм нуждается в воде, нервные клетки стимулируют выработку гормона, вызывающего сухость в горле, и тогда нам хочется пить.

Тот же гипоталамус регулирует интенсивность работы почек и, следовательно, объем жидкости, которая выводится из организма с мочой. В управлении чувством жажды гипоталамус действует совместно с нервными окончаниями полости рта и горла. Они, в свою очередь, соединены со стволом головного мозга и, получив от него сигнал, что выпито достаточно жидкости, гасят чувство жажды еще до того, как вода отправится циркулировать по организму.

Помимо доставки питания к клеткам, удаления отходов и борьбы с болезнями, внеклеточные жидкости выполняют еще ряд важнейших функций. Одна из них заключается в переносе и распределении по тканям растворенных солей и других химических веществ, например, вырабатываемых организмом гормонов и ферментов (энзимов). С помощью солей приводятся в действие мышцы и нервные клетки, а гормоны и ферменты регулируют и контролируют многие функции организма.

Некоторые жидкости выполняют и роль защитной подушки. К примеру, головной мозг как бы плавает в спинномозговой жидкости, которая не только снабжает его питательными веществами, но и действует как амортизатор, смягчая удары. Брюшина, окружающая и оберегающая внутренние органы брюшной полости (желудок, печень, селезенку и кишечник) тоже содержит некоторое количество жидкости, которая, как хорошая смазка, смягчает взаимное трение между органами. Точно так же действует жидкость, заполняющая околосердечную сумку и плевру вокруг легких.

Растворенные соли необходимы не только для четкой работы мышц и нервов, но и для поддержания нормального жидкостного обмена между кровью, тканевой жидкостью и клетками.

Пронизанные кровеносными капиллярами клеточные оболочки полупроницаемы. Это значит, что для жидкостей и мельчайших молекул путь свободен, а для более крупных молекул и растворенных в жидкостях твердых веществ — нет. Процесс проникновения жидкостей и мелких молекул сквозь эти полупроницаемые барьеры называется осмосом, а поддерживаемый с его помощью баланс — осмотическим давлением. Весь обмен питательных веществ и продуктов жизнедеятельности, т. е. сама основа равновесного состояния живого организма, обеспечивается посредством этого давления.

Оптимальный баланс содержания солей в крови и тканях имеет огромное значение для здоровья человека. Благодаря этому поддерживается необходимое осмотическое с давление и не допускается всасывание избыточной жидкости из крови в клетки. Когда во время болезни или в жару человек сильно потеет, его кровь теряет соли, и если эту потерю быстро не восполнить с пищей, то концентрация солей в тканях становится выше, чем в крови.

Как результат, осмотическое давление в клетках повышается, и вода из крови переходит в тканевые жидкости и клетки. И вот клетки уже заполнены до краев, а организм тем временем испытывает острый дефицит внеклеточной жидкости. При значительном обезвоживании плазмы крови у больного может случиться шок, который нередко становится следствием перегрева или сильной кровопотери.

Концентрация солей в жидкостях организма контролируется почками под воздействием антидиуретического гормона АДГ. Этот гормон вырабатывается гипофизом по команде гипоталамуса, управляющего чувством жажды.

Заключение

Почки — очень важные органы. Основной функцией почек является выведение из организма воды и водорастворимых веществ (конечных продуктов обмена веществ). С экскреторной функцией тесно связана функция регуляции ионного и кислотно-основного равновесия внутренней среды организма (гомеостатическая функция. Обе функции контролируются гормонами. Кроме того, почки выполняют эндокринную функцию, принимая непосредственное участие в синтезе многих гормонов. Наконец, почки участвуют в процессах промежуточного метаболизма, особенно в глюконеогенезе и расщеплении пептидов и аминокислот.

Через почки проходит очень большой объем крови: 1500 л в сутки. Из этого объема отфильтровывается 180 л первичной мочи. Затем объем первичной мочи существенно снижается за счет реабсорбции воды, в итоге суточный выход мочи составляет 0,5−2,0 л.

Помимо образования мочи почки выполняют множество других важных функции:

Эндокринная функция почек — заключается в синтезе ренина (роль ренина описана выше), эритропоэтина — специфического гормона стимулирующего образование эритроцитов в костном мозге и простагландинов — биологически активных веществ регулирующих артериальное давление.

Метаболическая функция почек. В почках происходит превращение и синтез многих веществ необходимых для нормального функционирования организма (например превращение витамина D в его наиболее активную форму — 1,25-дигидроксихолекальциферол (витамин D3).

Регуляция кислотно-щелочного баланса — почки поддерживают нормальное соотношение щелочного и кислотного компонента плазмы крови путем выделения избытка ионов водорода (Н+) или бикарбоната (НСО3 -).

1. Вандер А. Физиология почек, СПб, Питер, 2007. — 256 с.

2. Мухин Н. А., Тареев И. Е., Шилов И. М. Диагностика и лечение болезней почек.2е изд. — М.: Гэотар-Мед, 2002. — 415 с.

3. Физиология висцеральных систем. Общий курс физиологии человека и животных: М. Высшая школа, 1991. — 511 с.