Каждая почка содержит около миллиона крошечных структур под названием «нефроны». Сами нефроны состоят из двух частей: почечного тельца и канальца. По своему расположению нефроны делятся на корковые (кортикальные) и юкстамедуллярные.
Почечное тельце
Фильтрация происходит в сферических структурах, называемых почечными тельцами. В них содержится капиллярная сеть — почечные клубочки, которые выходят из приносящих (афферентных) артериол и сворачиваются в чашеобразную структуру — Боуменову капсулу. В почечном тельце создается огромное давление, из-за которого вода и растворенные в крови продукты жизнедеятельности отфильтровываются капиллярами через специальные поры и попадают в Боуменову капсулу — начало почечного канальца.
Нефрон является основной структурно-функциональной единицей почки и образует ее тканевый каркас.
Почечные клубочки
Эти капиллярные узлы формируют первичный капиллярный слой нефрона (всего их два). Клубочки образуют фильтрующую поверхность с площадью свыше 500 кв. см. Капиллярные стенки клубочков формируют подобие сита, которое пропускает небольшие молекулы (воду, соли, гормоны, глюкозу и водорастворимые витамины) в Боуменову капсулу и блокирует крупные молекулы (белки плазмы (альбумин) и клетки крови). Процеженная кровь выходит из клубочков через отводящие (эфферентные) артериолы, которые разветвляются на вторичное капиллярное русло, околоканальцевые капилляры и прямые сосуды. Далее кровь проходит по петле Генле и попадает в венозную систему.
У корковых нефронов более короткие петли Генле, чем у юкстамедуллярных.
Почечные канальцы
Боуменова капсула сужается, образуя проксимальный извитой каналец. Он окружен околоканальцевыми капиллярами и прямыми сосудами, которые реабсорбируют воду, питательные вещества и минералы из фильтрата в кровь. Эпителиальные клетки, выстилающие канальцы, содержат микроворсинки, которые увеличивают рабочую поверхность и повышают эффективность реабсорбции. Также в этих клетках присутствует много митохондрий — источников энергии, необходимой для транспортировки растворенных веществ против градиента концентрации.
При повороте вниз каналец образует нисходящее колено петли Генле. Здесь происходит активная реабсорбция воды в кровь, поскольку проницаемость канальца изменяется только для воды. Затем восходящее колено петли Генле переходит в менее активный дистальный извитой каналец, который попадает в собирательный проток.
Собирательные протоки
Собирательные протоки не являются частью нефрона; они собирают фильтрат из нескольких нефронов и определяют концентрацию мочи. Регулирует этот процесс гипофизарный антидиуретический гормон (АДГ), который увеличивает проницаемость стенок для воды и позволяет большему ее количеству реабсорбироваться в кровь. Этим и объясняется тот факт, что наша моча по утрам более концентрирована: в ночное время выделяется больше АДГ. Фильтрат (а теперь это уже моча) перетекает из собирательных протоков в почечные чашки, затем в почечную лоханку и выводится в мочеточник.
Вспомогательные органы
Покинув почки, моча проходит через вспомогательные органы мочевыделительной системы: два мочеточника, мочевой пузырь и мочеиспускательный канал. Длина последнего, кстати, у мужчин и женщин отличается.
Мочеточник
Эти тонкие мышечные трубки длиной около 30 см идут от ворот почек к задней части мочевого пузыря. Как перистальтика пищевода помогает проталкивать пищу, так и мочеточник проталкивает мочу под силой тяжести вперед в мочевой пузырь, используя для этого периодические сокращения и расслабления мышечных стенок. Мочеточники входят в мочевой пузырь под углом, или в наклонной полости, что помогает предотвратить отток мочи. Кроме того, пузырно-мочеточниковые клапаны в вместе соединения мочевого пузыря и мочеточника поддерживают однонаправленный ток мочи при наполнении мочевого пузыря.
Мужская мочевыделительная система.
Мочевой пузырь
Это полый орган с толстой мышечной стенкой, расположенный в малом тазу между прямой кишкой и лонной костью и прикрытый тонкой кишкой (и маткой у женщин). Изнутри мочевой пузырь покрыт складками, которые могут растягиваться и сужаться по мере его заполнения мочой. Средняя вместимость мочевого пузыря составляет 400–600 мл. При превышении данного объема активируются болевые и тензорецепторы и у нас возникает потребность опорожнить мочевой пузырь.
По мере наполнения мочевого пузыря детрузор расслабляется, а внутренний сфинктер мочеиспускательного канала сокращается.
Для слаженной регуляции деятельности мочевой пузырь использует произвольные и непроизвольные части нервной системы. Вегетативная нервная система управляет мышцей-детрузором в стенке мочевого пузыря и внутренним тканевым кольцом, называемым внутренним сфинктером мочеиспускательного канала. По мере накопления мочи симпатические нервы вегетативной нервной системы стимулируют смыкание внутреннего сфинктера и препятствуют сокращению мышц детрузора. Тензорецепторы в мышечных стенках подают сигнал, что пора опорожнить пузырь. Парасимпатические нервы стимулируют сокращение мышечного слоя, способствуя опустошению пузыря и расслаблению внутреннего сфинктера. Но опорожнение пузыря не выполняется без вашей команды, поскольку внешним сфинктером управляют двигательные нейроны соматической нервной системы. Мы учимся управлять этой мышцей в период приучения к горшку.
Увеличенная простата может блокировать прохождение мочи в мочеиспускательном канале и усиливать позывы к мочеиспусканию.
Мочеиспускательный канал
Эта выводная трубка мочевыделительной системы выходит из самой низкой точки мочевого пузыря, что позволяет избежать застоя мочи. Длина мочеиспускательного канала у женщин составляет около 4 см. Он расположен между клитором и влагалищем и выполняет единственную функцию — выведение мочи. У мужчин же мочеиспускательный канал может быть длиной около 20 см. Он проходит через предстательную железу (простату), расположенную под мочевым пузырем, и выходит наружу в половом члене. К счастью, эякуляция и мочеиспускание не могут происходить одновременно. Поскольку простата и мочевая система мужчин тесно связаны, частое мочеиспускание или слабая струя мочи часто являются ранним признаком увеличения простаты. В более тяжелых случаях, когда отверстие мочеиспускательного канала полностью перекрывается, требуется срочное медицинское вмешательство, поскольку этот симптом может привести к различным патологиям мочевыводящих путей.
Моча
Моча, малая нужда — это лишь часть названий, используемых для описания биологической жидкости, образованной из крови. Моча на 95 % состоит из воды. В остальных 5 % содержатся крошечные гидрофильные молекулы, которые могут оказаться либо безвредными и больше не нужными вам субстанциями, либо вредными соединениями, которые необходимо вывести из организма. По природе своей моча стерильна, а свой желтый цвет она получает от кишечных бактерий (см. «Желчь» на стр. 254–255).
Некоторые люди считают мочу напитком, поддерживающим здоровье, и превосходным тоником для кожи. Тем не менее пока что нет медицинских доказательств, что урофагия, то есть употребление собственной мочи, действительно полезна для здоровья. Здесь необходимо вспомнить о тех 5 % мочи, которые не являются водой, ведь в них могут содержаться отработанные продукты азотного обмена (мочевина, мочевая кислота и креатинин). Высокий уровень этих веществ может привести к заболеванию — азотемие. И хотя на первый взгляд избыток солей, гормонов и водорастворимых витаминов кажется совершенно безвредным, это приводит к нарушению критически важных процессов в организме.
В зависимости от объема потребляемой жидкости мы производим от 0,8 до 2 л мочи ежедневно. Объем, состав, запах и цвет мочи обусловлены многими факторами, включая объем выпитой жидкости, диету, уровень физической активности и температуру внешней среды. Соломенный цвет мочи указывает на здоровую мочевую систему. При недостаточном потреблении воды или других потенциальных проблемах моча приобретает темно-янтарный цвет. Моча имеет слабый запах, однако концентрированная или отстоянная моча может отдавать аммиаком. Различные пищевые пигменты (например, свекла) могут менять окрас мочи, а некоторые продукты (например, спаржа) придают ей характерный запах, хотя не каждый человек может это заметить.
ОЧЕНЬ ПОЛЕЗНАЯ СИСТЕМА
Мочевыделительная система не только отвечает за фильтрацию крови, но и выполняет ряд других полезных функций.
Активация витамина D.
Почки служат резервной областью по превращению витамина D из неактивной формы в активную (кальцитриол). Кальцитриол транспортируется в тонкий кишечник, где участвует в образовании белков, способных связываться с кальцием.
Почки — это удвоенная эндокринная железа, выделяющая гормон эритропоэтин. Он стимулирует стволовые клетки в костном мозге на производство большего количества эритроцитов. Клетки почечных фибробластов крайне чувствительны к низкому уровню кислорода в крови, проходящей через почки.
Регуляция кровяного давления.
При низком артериальном давлении почки начинают вырабатывать специальный пептидный гормон — ренин (он же фермент ангиотензиногеназа), образующий ренин-ангиотензиновую гормональную систему, которая участвует в расщеплении белков и активации проферментов. Попав в кровь, ренин связывается с белком ангиотензиногеном (его вырабатывает печень) и расщепляет его с образованием ангиотензина I. В легких ангиотензин I расщепляется ангиотензинпревращающим ферментом до ангиотензина II, который отвечает за сокращение гладкомышечных стенок артериол и повышение кровяного давления. При понижении уровня натрия ангиотензин II стимулирует надпочечники на выработку гормона альдостерона, побуждающего дистальные почечные канальцы и собирательные протоки реабсорбировать больше ионов натрия в обмен на ионы калия. В результате происходит реабсорбция воды с последующим увеличением объема крови и артериального давления.
Реабсорбция кальция.
При понижении уровня крови гормоны паращитовидной железы стимулируют почечные канальцы к усиленной реабсорбции кальция.
В моче содержится множество веществ, которые есть в крови. Таким образом, анализ мочи является косвенным и неинвазивным методом проверки здоровья.
Почки вырабатывают активную форму витамина D — кальцитриол.