Процессы в результате которых происходит образование мочи. Образование первичной мочи

Казалось бы, детский вопрос: зачем человеку нужна моча? Но все гораздо сложнее. Кроме избавления от опасных и вредных продуктов метаболизма, мочевыделение необходимо для поддержки электролитного баланса, контроля над количеством жидкости в теле и регулировки давления, а также работы сердца и сосудов. Чтобы понять, как все это происходит, нужно немного разбираться в образовании мочи.

Образование первичной мочи начинается с поступления в почки крови и передвижении её по сосудам. Почка в это время играет роль фильтра, пропускающего сквозь поры все вещества, попавшие в почку. Большинство процессов образования первичной мочи происходит в мальпигиевых клубочках почки. Кровь же к почкам доставляется через почечные артерии. За 24 часа вся кровь в почках фильтруется примерно 20 раз.

При этом важно понимать, что фиброзная капсула почки состоит из трех слоев:

1. В первом слое , состоящем из капилляров, есть крупные поры, через которые и проходит вся кровь, за исключением некоторых белков и форменных частиц.
2. Во втором слое состоит из нитей коллагена и является мембраной, которая не позволяет проходить белкам.
3. И наконец, в третьем слое является эпителиальным, его клетки обладают отрицательным зарядом и не позволяют в первичную мочу проходить альбуминам крови. Вся профильтрованная кровь попадает в канальцы почек. Это и есть первичная моча.

Благодаря этому в полученной первичной моче нет белков, а почки фильтруют и восстанавливают отрицательные элементы, приводя их к нормальному состоянию. Таким образом, первичная моча является безбелковым фильтратом плазмы крови. Благодаря всем этим процессам формируется и давление в организме.

Нормальное состояние фильтрации первичного состава за сутки - почти полторы тысячи литров крови (точнее, 1400). Далее следует образование первичной жидкости (её получается до 180 л). Но такое количество мочи за 24 часа не выделяет никто.

Реабсорбция

Это образование вторичной мочи. Теперь все элементы передвигаются в кровь из канальцев. Реабсорбции подвержены все попавшие в фильтрат белки, а также прочие находящиеся в ультрафильтрате частицы и компоненты, она происходит путём дисфузии или активной транспортировки.

В результате активной транспортировки происходит очень большое потребление кислорода. Во время реабсорбции происходит возврат в кровь веществ и элементов из каналов почек. Таким образом, происходит возвращение в кровоток почти всей первичной мочи. 160 литров превращаются в 1,5 литра концентрата, именуемого вторичной мочой. В состав вторичной мочи входят:

• соли аммония;
• мочевина;
• креатинин;
• кислоты;
• другие соли.

Результатом всего этого процесса является попадание в мочевой пузырь вторичной жидкости. Она попадает сюда через мочеточники.

Сравнение вторичной и первичной мочи

Секреция

Третий и не менее важный этап образования мочи. Этот процесс похож на реабсорбцию, происходящую в противоположном направлении. Процесс секреции протекает довольно активно, параллельно с ним происходит и реабсорбция. Секреция осуществляется в почечных канальцах и в капиллярах почек. При помощи дистальных и собирательных каналов в мочу секретируются аммиак, соли и водород (все в ионах). Благодаря этом процессу из организма через мочеиспускательный канал выходят ненужные вещества, которые частично впитаны в кровь. Суточная доза мочи. Выделяемой благодаря секреции может быть от литра до двух.

Особенности образования мочи у детей

У самых маленьких к моменту рождения многие функциональные и структурные изменения почек еще не закончены, что влияет на образование мочи. Вот несколько главных особенностей:

• Вес органов у ребенка больше, чем у взрослого: так, почка весит 1 процент от всей массы тела. А вот нефронов столько же, сколько и у взрослого, но они намного меньше. Что же касается эпителиального слоя на базальной мембране клубочка, то он из себя представляет высокие цилиндрические клетки. Поверхность фильтрации у них снижена, а сопротивление сильное.
• У грудничка эпителий почек не совсем подготовлен к секреции, а канальцы короткие и узкие. Почечный аппарат (морфологическая его структура) созревает у малышей только к трем годам, а иногда и намного позже. Так что, моча маленького ребенка от взрослой отличается и составом, и количеством.
• Первые месяцы жизни ребенка в его почках фильтруются меньшие объемы жидкости, но моча (если посчитать на килограмм массы тела) образуется в больших объемах, чем у взрослых. При этом, почки пока не могут освободить тело от переизбытка жидкости.
• Годовалый ребенок выделяет 0,75 литра мочи за сутки, пятилетний - около одного литра, десятилетний почти столько же, сколько взрослые. Процессы реабсорбции у детей проходят не так слажено и совершенно, как у взрослых: чтобы вывести шлаки, ребенку нужно намного больше жидкости. Плохо развита у ребенка и секреция. Так как канальцы еще не сформировались, то они не вполне справляются с превращением в кислую соль фосфатов из первичной мочи.
• Уступает взрослым и синтез аммиака, а также реабсорбция бикарбонатов и выделение кислотных остатков, что может привести к ацидозу. Кроме того, у детей обычно низкий удельный вес мочи.

Образование мочи - процесс сложный и интенсивный. В нем принимают участие все части почки, а также мочеточники, аорты и артерии. В результате организм избавляется от ненужных веществ, а также формируется давление. Окончательно все его механизмы формируются только в шесть лет.

Нефрон - это структурная единица почки, где происходит фильтрация крови и образование мочи.

В каждой почке примерно 1 млн нефронов.

Строение нефрона

В корковом слое почки находится почечная капсула (капсула нефрона) , внутри которой находится капиллярный клубочек извитого канальца .

В мозговом (пирамидальном) слое находятся извитые канальцы . Канальцы образуют общие собирательные трубочки , впадающие в почечную лоханку.

От почечной лоханки каждой почки отходит мочеточник , соединяющий почку с мочевым пузырём.

От капсулы отходит извитой каналец первого порядка (проксимальный извитой каналец) , который в мозговом слое почки образует петлю (петля Генле), затем он снова поднимается в корковый слой, где переходит в извитой каналец второго порядка (дистальный извитой каналец) . Этот каналец впадает в собирательную трубочку нефрона. Все собирательные трубочки образуют выводные протоки , открывающиеся на верхушках пирамид в мозговом веществе почки.

Приносящая почечная артерия распадается на артериолы и затем на капилляры, образуя клубочек почечной капсулы .

Капилляры собираются в выносящую артериолу , которая снова распадается на сеть капилляров, оплетающих извитые канальцы .

Затем капилляры образуют вены, по которым кровь поступает в почечную вену .

Образование мочи

Моча образуется в почках из крови, которой почки хорошо снабжаются. Образование мочи проходит в два этапа - фильтрации и обратного всасывания (реабсорбции) .

На первом этапе плазма крови фильтруется через капилляры мальпигиева клубочка в полость капсулы нефрона .

За счёт высокого давления крови в капиллярах клубочков вода и небольшие молекулы различных веществ, содержащиеся в плазме крови, поступают в щелевидное пространство капсулы, от которой начинается почечный каналец. Так образуется первичная моча , близкая по составу к плазме крови (отличающаяся от плазмы крови отсутствием белков) и содержащая мочевину, мочевую кислоту, аминокислоты, глюкозу, витамины.

В извитых канальцах происходит обратное всасывание в кровь первичной мочи и образование вторичной (конечной) мочи . Вновь всасываются в кровь вода, аминокислоты, углеводы, витамины, некоторые соли.

Во вторичной моче увеличивается в несколько десятков раз, по сравнению с первичной мочой, содержание мочевины (в 65 раз) и мочевой кислоты (в 12 раз). Увеличивается в 7 раз концентрация ионов калия. Количество натрия практически не изменяется.

За сутки образуется около 150 л первичной мочи, и около 1,5 л в сутки вторичной мочи, что составляет примерно 10% объёма первичной мочи. Таким образом необходимые организму вещества возвращаются в кровь, а ненужные выводятся.

Вторичная моча поступает из канальцев в почечную лоханку, а затем по мочеточникам стекает в мочевой пузырь и по мочеиспускательному каналу выводится наружу.

Регуляция работы почек

Деятельность почек регулируется нейрогуморальным механизмом.

Нервная регуляция . В кровеносных сосудах находятся осмо- и хеморецепторы, передающие информацию о давлении крови и составе жидкости в гипоталамус по проводящим путям вегетативной нервной системы.
Гуморальная регуляция деятельности почек осуществляется гормонами гипофиза, коры надпочечников, паращитовидных желёз.

1. Почему продукты обмена веществ должны выводится из организма?

Накопление в организме продуктов обмена, таких как мочевина, фосфорная и серная кислота, углекислый газ и других, может привести к самоотравлению организма, что ведет к развитию различных заболеваний и смерти человека.

2. Какие органы относятся к органам выделения?

К органам выделения человека относят потовые железы, легкие, кишечник, а также мочевыделительную систему, которая играет основную роль в выделительных процессах.

3. Через какие органы выделения выводятся газообразные продукты обмена веществ?

Газообразные продукты обмена веществ (весь углекислый газ, метан и ацетон, принятый извне этиловый спирт и некоторые другие) и вода (до 500 мл в сутки) удаляются через легкие в процессе дыхания.

4. Перечислите органы мочевыделительной системы.

Мочевыделительная система состоит из почек, мочеточников, мочевого пузыря и мочеиспускательного канала.

5. Расскажите о строении почки. Что является ее структурной и функциональной единицей?

Почки - парные органы бобовидной формы, расположенные в брюшной полости по обе стороны от позвоночника. Длина почки составляет 10-12 см, ширина - 5-6 см, масса - не более 200 г. В почке различают два слоя. Более темный - наружный, корковый. Внутренний слой светлее и шире - это мозговое вещество. Снаружи почка покрыта капсулой, к которой снаружи прилежит слой жировой клетчатки. Корковое вещество в виде столбиков входит в мозговое вещество и делит его на 15-20 почечных пирамид, вершины которых направлены внутрь почки. От вершины каждой из пирамид мозгового вещества отходит мочевыводящий каналец, впадающий в небольшую полость внутри почки – почечную лоханку, в которой собирается моча. К почечной лоханке, которая продолжается в виде тонкой трубочки – мочеточника, прилегают ворота почки, через которую входит почечная артерия и выходят почечная вена и лимфатические капилляры. Структурной и функциональной единицей почки является нефрон. В каждой почке их до 1 млн.

6. Каково строение и работа нефрона? Какие из его структур участвуют в образовании первичной мочи, а какие – в образовании вторичной?

Начинается нефрон тонкостенной капсулой, которая вместе с клубочком кровеносных капилляров образует почечное тельце. Стенки капсулы нефрона состоят из эпителиальных клеток, образующих наружную и внутреннюю пластинки, между которыми имеется полость, переходящая в тонкий каналец нефрона. В почечном тельце происходит образование первичной мочи путем фильтрации плазмы крови из кровеносных капилляров в капсулы нефронов. Роль биологического фильтра при этом выполняют стенки капилляров и капсул нефронов. Через эти фильтры из крови, протекающей по капиллярам клубочков, в капсулы проникает вода и все растворенные в ней вещества, за исключением клеток крови и белков, которые остаются в крови.

Фильтрация идет очень интенсивно. У человека за 1 час образуется до 7 л первичной мочи, т. е. за сутки - до 170 л. В течение суток через почки проходит до 1700 л крови. Значит, из каждых 10 л крови образуется 1 л первичной мочи.

Далее первичная моча поступает в канальцы нефронов, где из нее в кровеносные капилляры, оплетающие канальцы, обратно всасываются вода, многие соли, аминокислоты, глюкоза и другие вещества, что является следующим этапом образования мочи. Мочевина, мочевая кислота и некоторые другие вещества не всасываются в кровь или всасываются частично. Поэтому концентрация мочевины в образовавшейся вторичной моче возрастает в десятки раз. В сутки у человека образуется до 1,5-2 л вторичной мочи.

Канальцы одного нефрона в длину составляют 50-55 мм, и состоят канальцев нефрона первого и второго порядка и петли Генли между ними. Каналец, несущий вторичную мочу, впадает в собирательную трубочку, а та - в малую почечную чашку. Малые чашки переходят в большие почечные чашки, которые впадают в почечную лоханку.

7. Что происходит с первичной мочой в процессе обратного всасывания? Чем она отличается от вторичной?

Смотри вопрос 6.

8. Как происходит регуляция работы почек нервным и гуморальным путем?

Нервная регуляция: симпатические влияния приводят к уменьшению обьема образующейся мочи, за счет сужения просвета приносящих артериол. Парасимпатические влияния, усиливая прохождение крови через почки за счет сужения выносящих артериол, усиливают образование мочи.

Гуморальная регуляция: гормон задней доли гипофиза - вазопрессин (второе название: антидиуретический гормон, т.е. «антимочевой» (диурез- количество мочи, образующейся в определенное время)) усиливает обратное всасывание воды и некоторых веществ в извитых канальцах, уменьшая объем выделяющейся мочи. Гормоны надпочечников, адреналин и альдостерон, также влияют на работу почек. Под действием адреналина уменьшается мочевыделение, альдостерон усиливает реабсорбцию ионов натрия. Гормоны щитовидной и паращитовидной желез также могут косвенно влиять на процессы мочеобразования путем изменения водно-минерального обмена в тканях. Кроме того сами почки также выделяют гормон, который регулирует процессы образования мочи: ангиотензин II сужает просветы выносящих артериол клубочков, усиливая фильтрацию в них.

9. Почему почки часто называют «биологическим фильтром»? Верно ли это утверждение?

Данное утверждение верно, почки являются естественным фильтром нашего организма. Они разделяют вещества, поступающие к нам с кровотоком, на необходимые организму, которые остаются в кровотоке или подвергаются обратному всасыванию, и на вещества, которые необходимо вывести для поддержания нормальной жизнедеятельности. Это различные токсические вещества, продукты распада, а также избыток воды в кровеносном русле.

10. Какие половые различия существуют в строении мочевыделительной системы человека?

Мочевыделительная система у мужчин и женщин отличается длиной мочевыделительного канала: у мужчин он больше, так как проходит через губчатое тело полового члена. Также у мужчин в мочеиспускательный канал открываются семявыносящие протоки, частично мочеиспускательный канал проходит через толщу предстательной железы, что может вызвать затруднение мочеиспускания при увеличении размеров железы. У женщин мочевыделительная и половая системы связаны не настолько тесно. Меньшая длина канала является причиной более частых воспалительных заболеваний мочевыделительной системы у женщин (чем меньше канал, тем легче инфекции проникнуть в организм и распространиться восходящим путем на все органы системы при неправильной или недостаточной личной гигиене).

11. Какие заболевания мочевыделительной системы вы знаете? Расскажите о мерах их профилактики.

Цистит (воспаление стенок мочевого пузыря), пиелонефрит (воспаление чашечно-лоханочной системы почки), гломерулонефрит (воспаление клубочков почек), мочекаменная болезнь (образование камней в мочевыводящих путях, начиная от чашечек почек, вызывающие затруднение оттока мочи), добро- и злокачественные новообразования, врожденные патологии (удвоение, утроение почек, срастание почек, недоразвитие или отсутствие почек) и другие.

Профилактикой воспалительных заболеваний почек будут являться: своевременное лечение всех очагов инфекции в организме, особенно ангин, кариеса (микроорганизмы, вызывающие эти заболевания, через кровь могут попадать в почки); избегание переохлаждения, забота о поддержании иммунитета (закаливание, прием витаминов, физические упражнения); соблюдение правил личной гигиены (подмывания теплой водой с мылом 2 раза в день); контролируемый прием лекарств (лекарства принимаются ТОЛЬКО ПО ПРЕДПИСАНИЮ ВРАЧА, так как многие из них при неправильном приеме могут спровоцировать серьезные заболевания почек); отказ от алкоголя, и острой пищи, содержащей избыток пряностей и соли.

Их функции включают удаление из организма ненужных продуктов обмена и чужеродных веществ, регуляцию химического состава жидкостей тела путем удаления веществ, количество которых превышает текущие потребности, регуляцию содержания воды в жидкостях тела (и тем самым их объема) и регуляцию рН жидкостей тела .

Почки обильно снабжаются кровью и гомеостатически регулируют состав крови . Благодаря этому поддерживается оптимальный состав тканевой жидкости , и, следовательно, внутриклеточной жидкости омываемых ею клеток, что обеспечивает их эффективную работу.

Почки приспосабливают свою деятельность к изменениям, происходящим в организме. При этом только в двух последних отделах нефрона - в дистальном извитом канальце почки и собирательной трубке почки - изменяется функциональная активность с целью регуляции состава жидкостей тела . Остальная часть нефрона вплоть до дистального канальца функционирует при всех физиологических состояниях одинаково.

Конечным продуктом деятельности почек является моча , объем и состав которой варьирует в зависимости от физиологического состояния организма.

Каждая почка содержит около одного миллиона структурно-функциональных единиц (нефронов). Схема нефрона показана на Рис. № 1

Рисунок № 1. Строение почечного клубочка и нефрона с кровеносными сосудами:

1-приносящая артерия; 2-выносящая артерия; 3-клубочковая капиллярная сеть; 4-капсула Боумена; 5-проксимальный каналец; 6-дистальный каналец; 7.собирательные трубочки; 8-капиллярная сеть коркового и мозгового вещества почек.

Попавшая в почки плазма крови (около 20 % общего сердечного выброса) подвергается ультрафильтрации в клубочках. Каждый клубочек содержит почечные капилляры, окруженные капсулой Боумена. Движущая сила, обеспечивающая ультрафильтрацию – градиент между давлением крови и гидростатическим давлением гломерулярного пространства, составляющей около 8 кПа. Противодействует ультрафильтрации онкотическое давление, составляющее около 3,3 кПа, создаваемое растворенными белками плазмы, которые сами практически не подвергаются ультрафильтрации (Рис. № 2).

Рисунок № 2. Силы, обеспечивающие фильтрацию плазмы в клубочках почек

Человеческий организм обеспечивается в среднем 2500 миллилитрами воды. Около 150 миллилитров появляется в процессе метаболизма. Для равномерного распределения воды в организме ее приходящее и уходящее количество должны соответствовать друг другу.

Основную роль в выводе воды играют почки. Диурез (мочевыделение) за сутки равен в среднем 1500 миллилитрам. Остальная вода выводится посредством легких (около 500 миллилитров), кожи (около 400 миллилитров) и небольшое количество уходит с каловыми массами.

Механизм образования мочи является жизненно важным процессом, реализуемым почками, он состоит из трех этапов: фильтрации, реабсорбции и секреции.

Нефрон является морфофункциональной единицей почки, обеспечивающей механизм мочеобразования и выведения. В его структуре имеются клубочек, система канальцев, капсула Боумена.

В данной статье рассмотрим процесс образования мочи.

Снабжение почек кровью

Ежеминутно сквозь почки проходит около 1,2 литра крови, что равняется 25 % всей крови, поступающей в аорту. У человека почки по своей массе составляют 0,43 % массы тела. Из этого можно сделать вывод, что кровоснабжение почек проходит на высоком уровне (в качестве сравнения: в пересчете на 100 г тканей ток крови для почки составляет 430 миллилитров в минуту, коронарной системы сердца - 660, головного мозга - 53). Что такое первичная и вторичная моча? Об этом далее.

Важной характеристикой почечного кровоснабжения является то, что ток крови в них остается неизменным при меняющемся артериальном давлении более чем в 2 раза. Так как артерии почек отходят от аорты брюшины, то в них всегда высокий уровень давления.

Первичная моча и ее образование (клубочковая фильтрация)

Первая ступень образования мочи в почках берет начало с процесса фильтрации плазмы крови, который происходит в почечных клубочках. Жидкая часть крови следует сквозь стенку капилляров в углубление капсулы почечного тела.

Фильтрация становится возможной благодаря ряду особенностей, которые связаны с анатомией:

• уплощенные клетки эндотелия, по краям они особенно тонкие и имеют поры, через которые не могут проходить молекулы белка из-за их крупного размера;
• внутренняя стенка емкости Шумлянского-Боумена образуется приплюснутыми эпителиальными клетками, которые также не дают проходить крупным молекулам.

Где образуется вторичная моча? Об этом ниже.

Что этому способствует?

Главной силой, которая обеспечивает возможность фильтрации в почках, становятся:

• высокое давление в почечной артерии;
• не одинаковый диаметр приносящей артериолы почечного тела и выносящей.

Давление в капиллярах - около 60-70 миллиметров ртутного столба, а в капиллярах других тканей оно равняется 15 миллиметрам ртутного столба. Отфильтрованная плазма легко наполняет капсулу нефрона, так как в ней низкое давление - около 30 миллиметров ртутного столба. Первичная и вторичная моча - уникальное явление.

Из капилляров в углубление капсулы фильтруются вода и вещества, растворенные в плазме, за исключением крупных молекулярных соединений. Соли, относящиеся к неорганическим, так же, как и органические соединения (мочевая кислота, мочевина, аминокислоты, глюкоза), без сопротивления заходят в полость капсулы. Высокомолекулярные белки в норме не идут в ее углубление и сохраняются в крови. Жидкость, которая профильтровалась в углубление капсулы, имеет название первичной мочи. Почки человека в течение суток образуют 150-180 литров первичной мочи.

Вторичная моча и ее образование

Второй стадией образования мочи называют возвратное всасывание (реабсорбцию), которое протекает в извитых каналах и петле Генле. Процесс проходит в пассивной форме по принципу толчка и диффузии, и в активной, посредством самих клеток стенки нефрона. Цель этого действия состоит в том, чтобы вернуть в кровь все важные и жизненно необходимые вещества в нужном количестве и вывести конечные элементы обмена, чужеродные и токсические вещества.

Третьим этапом является секреция. Кроме обратного всасывания, в каналах нефрона проходит активный процесс секреции, то есть выделение из крови веществ, которое выполняется клетками стенок нефрона. В ходе секреции в мочу из крови идет креатинин, а также терапевтические вещества.

В ходе протекающего процесса обратного всасывания и выделения образуется вторичная моча, которая довольно сильно отличается от первичной мочи по своему составу. Во вторичной моче высокая концентрация мочевой кислоты, мочевины, магния, ионов хлора, калия, натрия, сульфатов, фосфатов, креатинина. Около 95 процентов вторичной мочи составляет вода, в остальных веществ только пять процентов. В сутки образуется около полутора литров вторичной мочи. Большую нагрузку испытывают почки и мочевой пузырь.

Регуляция мочеобразования

Работа почек саморегулируется, так как они являются крайне важным органом. Почки снабжены большим количеством волокон симпатической нервной системы и парасимпатической (окончаниями блуждающего нерва). При раздражениях симпатических нервов падает количество приходящей к почкам крови и давление в клубочках идет вниз, а следствием этого является замедление процесса образования мочи. Оно становится скудным при болевых раздражениях из-за резкого сосудистого сокращения.

Когда блуждающий нерв раздражен, то это приводит к усилению мочеобразования. Также при абсолютном пересечении всех нервов, которые подходят к почке, она продолжает нормальную работу, что говорит о высокой способности к саморегуляции. Это проявляется в выработке активных веществ - эритропоэтина, ренина, простагландинов. Данные элементы контролируют кровоток в почках, а также процессы, связанные с фильтрацией и всасыванием.

Какие гормоны это регулируют?

Ряд гормонов регулирует работу почек:

• вазопрессин, который вырабатывает отдел мозга гипоталамус, усиливает возвратное поглощение воды в каналах нефронов;
• альдостерон, который является гормоном коры надпочечников, отвечает за усиление всасывание ионов Na + и К + ;
• тироксин, который является гормоном щитовидной железы, усиливает мочеобразование;
• адреналин вырабатывается надпочечниками и вызывает уменьшение образования мочи.