Какие органы человека участвуют в выделении продуктов обмена

Выделение — часть обмена веществ, осуществляемая путем выве­дения из организма конечных и промежуточных продуктов метабо­лизма, чужеродных и излишних веществ для обеспечения оптималь­ного состава внутренней среды и нормальной жизнедеятельности.

органы выделительной системы

Продукты выделения

В процессе жизнедеятельности в организме образуются конечные продукты метаболзма. Большинство из них нетоксичны для организма (например, углекслый газ и вода).

Однако при окислении белков и других азотсодержащих продуктов образуется аммиак — один из конечных продуктов азотистого обмена. Он токсичен для организма, поэтому быстро выводится из организма. Растворяясь в воде, аммиак превращается в низкотоксичное соединение — мочевину.

Мочевина образуется, главным образом, в печени. Количество мочевины, выводимой с мочой в сутки, составляет примерно 50 — 60 г. Таким образом, продукты азотистого обмена практически выводятся с мочой в виде мочевины.

Часть азота выводится из организма в виде мочевой кислоты, креатина и креатинина. Эти вещества — главные азотосодержащие компоненты мочи.

мочевыделительная система

Мочевыделительная система человека — система органов, формирующих, накапливающих и выделяющих мочу.

Строение мочевыделительной системы:

• две почки

• два мочеточника

• мочевой пузырь

• мочеиспускательный канал

Рис. Органы мочевыделительной системы

функции почек 

Роль почек в организме не ограничивается только выделением конечных продуктов азотистого обмена и избытка воды. Почки активно участвуют в поддержании гомеостаза организма.

• осморегуляция — поддержание осмотического давления в крови и других жидкостях организма;

• ионная регуляция — регуляция ионного состава внутренней среды организма;

• поддержание кислотно-щелочного баланса плазмы крови (рН = 7,4);

• регуляция артериального давления;

• эндокринная функция: синтез и выделение в кровь биологически активных веществ:
  — ренина, регулирующего артериальное давление;
  — эритропоэтина, регулирующего скорость образования эритроцитов;

• участие в обмене веществ;

• экскреторная функция: выделение из организма конечных продуктов азотистого обмена, чужеродных веществ, избытка органических веществ (глюкоза, аминокислоты и др.).

Строение почек

Почки — паренхиматозные органы бобовидной формы, расположенные на спинной стороне по бокам поясничного отдела позвоночника.

Рис. Расположение почек

Размер каждой почки примерно 4 х 6 х 12 см и вес примерно 150 г.

Почка окружена тремя оболочками (капсулами):

• фиброзной капсулой — внутренней тонкой и плотной оболочкой;  
  во внутренней части этой капсулы присутствуют гладкомышечные клетки, за счет незначительного сокращения которых в почке поддерживается необходимое для процессов фильтрации давление. 

• жировой капсулой — средней оболочкой;
  жировая клетчатка более развита с задней стороны почки. Функция: упругая фиксация почки в поясничной области; терморегуляция; механическая защита (амортизация). При похудании и уменьшении объема жировой клетчатки может возникнуть подвижность или опущение почек.

• почечной фасцией — наружной оболочкой, охватывающей почку с жировой капсулой и надпочечниками. Фасция удерживает почку в определенном положении.От фасции к фиброзной капсуле через жировую клетчатку проходят соединительнотканные волокна.

Паренхима почки включает:

• корковый слой (наружный слой) толщиной 5 — 7 мм;

• мозговой слой (внутренний слой);

• почечную лоханку.

Рис.  Анатомия почки

Корковое вещество расположено на периферии почки и в виде столбов (колонки Бертини) глубоко проникает в мозговое вещество. Мозговое вещество почечными столбами делится на 15 — 20 почечных пирамид, обращенных вершинами внутрь почки, а основаниями — наружу. Пирамида мозгового вещества вместе с прилегающим к ней корковым веществом образуют долю почки.

Рис. Строение почки и нефрона

Почечная лоханка — центральная полая часть почки, в которую сливается вторичная моча из всех нефронов. Стенка лоханки состоит из слизистой, гладкомышечной и соединительнотканной оболочек.

Из почечной лоханки берет начало мочеточник, несущий образующуюся мочу к мочевому пузырю.

Мочеточники

Мочеточники — полые трубки, соединяющие почки с мочевым пузырем.

Их стенка состоит из эпителиального, гладкомышечного и соединительнотканного слоя.

Благодаря сокращению гладких мышц происходит отток мочи от почек в мочевой пузырь. 

мочевой пузырь

Мочевой пузырь — полый орган, способный к сильному растяжению.

Рис. Мочевой пузырь

Функция мочевого пузыря:

• накопление мочи;

• контроль количества мочи в пузыре;

• выведение мочи.

Как все полые органы мочевой пузырь имеет трехслойную стенку:

• внутренний слой из переходного эпителия;

• средний толстый гладкомышечный слой;

• наружный соедниительнотканный слой.

мочеиспускательный канал

Мочеиспускательный канал — трубка, соедняющая мочевой пузырь с внешней средой.

Стенка канала состоит из 3-х оболочек: эпителиальной, мышечной и соеднительнотканной.

Выходное отверстие мочеиспускательного канала назвается уретрой.

Два сфинктера перекрывают просвет канала в районе соединения с мочевым пузырем и в уретре.

У женщин мочеиспускательный канал короткий (около 4 см), и инфекции проще проникнуть в женскую мочеполовую систему.

У мужчин мочеиспускательный канал служит для выделения не только мочи, но и спермы.

строение нефрона

Структурно-функциональной единицей почек является нефрон. 

В каждой почке человека находятся около 1 млн. нефронов.

В нефроне происходят основные процессы, определяющие разнообразные функции почек.

Структурные части нефрона:

• почечное (мальпигиево) тельце:
  — капиллярный (почечный) клубочек (+ приносящая и выносящая артерии)
  — капсула Боумена-Шумлянского (= капсула нефрона): образована двумя слоями эпителиальных клеток; просвет капсулы переходит в извитой каналец; 

• извитой каналец первого порядка (проксимальный): его стенки имеют щеточную каемку —большое количество микроворсинок, обращенных в просвет канальца. 

• петля Генле: опускается в мозговое вещество, а потом поворачивает на 180 градусов и возвращается в корковый слой; 

• извитой каналец второго порядка (дистальный): стенки петли Генле и дистального извитого канальца без ворсинок, но имеют сильную складчатость; 

• собирательная трубка.

В разных отделах нефрона протекают разные процессы, определяющие функции почек. С этим связано и расположение частей нефрона:

• клубочек, капсула и извитые канальцы расположены в корковом слое;

• петля Генле и собирательные трубки распложены в мозговом слое.

Рис. Сосуды нефрона

Начинаясь в корковом веществе почки, собирательные трубки проходят через мозговое вещество и открываются в полость почечной лоханки.

Кровеносная система почек

Кровь к почкам подходит по почечным артериям (ветви брюшной аорты). Артерии сильно ветвятся и образуют сосудистую сеть. В каждую почечную капсулу заходит приносящая артериола, там она образует капиллярную сеть — почечный клубочек — и выходит из капсулы в виде более тонкой выносящей артериолы. Таким образом создается высокое кровяное давление в капиллярах клубочка для фильтрации жидкой части крови и образования первичной мочи. Давление в капиллярах клубочка достаточно стабильно, его значение остается постоянным даже при повышении общего уровня давления. Следовательно, скорость фильтрации при этом также практически не изменяется.

После отхождения от клубочка выносящая артериола вновь распадается на капилляры, образуя густую сеть вокруг извитых канальцев. Таким образом, большая часть крови в почке дважды проходит через капилляры — вначале в клубочке, затем у канальцев.

Выносится кровь из почек по почечным венам, впадающим в нижнюю полую вену.

ПРОЦЕССЫ, ПРОИСХОДЯЩИЕ В ПОЧКАХ

• ультрафильтрация жидкости в почечных клубочках;

• реабсорбция (обратное всасывание);

• экскреция мочи.

ультрафильтрация жидкости в почечных клубочках

В клубочках происходит начальный этап мочеобразования — ультрафильтрация из плазмы крови в капсулу почечного клубочка всех низкомолекулярных компонентов плазмы крови.

Кроме того, в процессе канальцевой секреции клетки эпителия нефрона захватывают некоторые вещества из крови и межклеточной жидкости и переносят их в просвет канальца.

Такм образом в сутки образуется примерно 170 л первичной мочи.

Состав первичной мочи подобен составу плазмы крови, лишенному белка:

• вода

• минеральные соли

• низкомолекулярные соединения (в т. ч. токсины, аминокислоты, глюкоза, витамины)

• НЕТ БЕЛКОВ (следовые количества)

• НЕТ ФОРМЕННЫХ ЭЛЕМЕНТОВ КРОВИ

реабсорбция (обратное всасывание)

Второй этап связан с реабсорбцией в кровеносные капилляры всех ценных для организма веществ:  воды, ионов ($Na^+$, $ Cl^-$, $HCO_3^-$), аминокислот, глюкозы, витаминов, белков, микроэлементов. Реабсорбция натрия и хлора представляет собой наиболее значительный по объему и энергозатратам процесс. 

Обратное всасывание происходит во время прохождения первичной мочи через систему извитых канальцев. Для этой цели выносящая артериола вторично распадается на сеть капилляров, опутывающих канальца: через их тонкие стенки и просходит обратное всасывание нужных организму веществ.

Небольшое количество профильтровавшегося в клубочках белка реабсорбируется клетками проксимальных канальцев. Выделение белков с мочой в норме составляет не более 20 — 75 мг в сутки, а при заболеваниях почек оно может возрастать до 50 г в сутки. Увеличение выделения белков с мочой (протеинурия) может быть обусловлено нарушением их реабсорбции либо увеличением фильтрации.

В результате фильтрации, реабсорбции и секреции от 180 л первичной мочи остается только 1,5 л концентрированного раствора «ненужных» веществ — вторичная моча.

Состав вторичной мочи:

• вода

• соли

• токсины

• продукты метаболизма (в т.ч. остатки лекарственных препаратов)

экскреция веществ

Вторичная моча через собирательные трубки поступает в почечные лоханки.

В среднем человек производит приблизительно 1,5 литра мочи в сутки.

Из почек моча по мочеточникам поступает в мочевой пузырь.

Вместимость мочевого пузыря в среднем 600 мл.

Обычно содержимое мочевого пузыря стерильно.

Стенка мочевого пузыря имеет мышечный слой, который, сокращаясь, обуславливает мочеиспускание.

Мочеиспускание — произвольный (контролируемый сознанием) рефлекторный акт, запускаемый рецепторами натяжения в стенке мочевого пузыря, посылающими в головной мозг сигнал о наполнении мочевого пузыря.

Поток мочи при её выделении из мочевого пузыря регулируется круговыми мышцами-сфинктерами. При начале опорожнения мочевого пузыря его сфинктер расслабляется, а мышцы стенки сокращаются, создавая поток мочи.

В процессе метаболизма белков и нуклеиновых кислот образуются различные продукты азотистого обмена: мочевина, мочевая кислота, креатинин и др.

При нарушении выведения мочевой кислоты развивается подагра.

Эндокринная функция почек

В почках образуется:

• аммиак: выделяется в мочу;

• ренин, простагландины, глюкоза, синтезируемая в почке: поступают в кровь.

Аммиак поступает преимущественно в мочу. Некоторое его количество проникает в кровь, и в почечной вене аммиака оказывается больше, чем в почечной артерии.

регуляция работы почек

• Вазопрессин (= антидиуретический гормон (АДГ) — гормон гипоталамуса, который накапливается в нейрогипофизе):
  увеличивает реабсорбцию воды почкой, таким образом повышая концентрацию мочи и уменьшая её объём

• Альдостерон (гормон коркового вещества надпочечников): 
  усиление реабсорбции $Na^+$

  $
  усиление секреции $K^+$

• Натрийуретический гормон (гормон предсердия):
  усиление секреции $Na^+$

• Инсулин:
  уменьшение выделение калия.