Мочевыделительная система поддерживает в организме человека гомеостаз жидкостей и химических веществ. Происходит это путем перекачки крови через почечные фильтры и последующего образования мочи, которая затем выводится вместе с лишними продуктами обмена. В течение суток почки прокачивают более 1700 литров крови, а мочи вырабатывается в объеме 1,5 л.

Строение мочевыделительной системы

Выделительный тракт включает ряд мочеобразующих и мочевыводящих органов, среди которых:

• две почки;
• парные мочеточники;
• мочевой пузырь;
• уретра.

Почки представляют собой бобовидный парный орган. Находятся они в поясничном отделе и состоят из двухслойной паренхимы и системы накопления урины. Масса органа достигает 200 граммов, в длину они могут быть около 12 см, в ширину примерно 5 см. В некоторых случаях у человека присутствует только одна почка. Такое возможно, если орган удаляется по медицинским показаниям, либо когда его отсутствие – это результат генетической патологии. Система накопления мочи состоит из почечных чашечек. Сливаюсь, они создают лоханку, переходящую в мочеточник.

Мочеточники – две трубки, состоящие из соединительнотканного слоя и мускулатуры. Их главная функция заключается в транспортировке жидкости из почек в мочевой пузырь, где происходит накопление урины. Располагается мочевик в малом тазу и при правильном функционировании способен вмещать в себя порцию размером до 700 мл. Уретра представляет собой длинную трубку, по которой спускается жидкость из мочевого пузыря. Управляют ее выведением из организма внутренний и внешний сфинктеры, расположенные в начале мочеиспускательного канала.

Функции мочевой системы

Главные функции мочевыделительной системы заключаются в выведении продуктов обмена веществ, регуляции pH крови, поддержании водно-солевого баланса, а также необходимого уровня гормонов. Важно отметить, что каждая из вышеперечисленных функций жизненно необходима для человека любого возраста.

Если говорить о свойствах отдельных органов, то почки фильтруют кровь, следят за содержанием ионов в плазме, выводят из организма отходы метаболизма, лишнюю воду, натрий, лекарственные препараты и патологические компоненты. Функции и строение мочеиспускательного канала у парней и девушек отличаются. Мужская уретра длинная (около 18 см), используется для вывода как мочи, так и эякулята во время полового акта. Длина женского канала редко превышает 5 см, кроме того, он более широкий в диаметре. По нему у женщин выходит только ранее накопленная моча.

Механизм работы органов мочевыделения

Процесс образования мочи регулируется эндокринными механизмами. Через почечные артерии, отходящие от аорты, обеспечивается кровоснабжение почек. Работа выделительной системы включает в себя несколько этапов:

• образование мочи сначала первичной, потом вторичной;
• выведение ее из лоханки в мочеточники;
• накопление в мочевом пузыре;
• процесс мочеиспускания.

Фильтрация, мочеобразование, всасывание и отдача веществ производится в нефронах почек. Данный этап начинается с того, что кровь, поступившая в капиллярные клубочки, процеживается в канальцевую систему, при этом в капиллярах задерживаются молекулы белков и иные элементы. Происходит все это действие под давлением. Канальцы объединяются в сосочковые протоки, по которым моча и выводится в почечные чашечки. Затем через лоханки урина попадает в мочеточники, накапливается в мочевом пузыре и выводится из организма по уретре.

Любой сбой в механизмах мочевыведения может привести к серьезным последствиям: дегидратации, нарушению мочеиспускания, пиелонефриту, гломерулонефриту и т.д.

Мочеобразование и состав урины

Интенсивность мочеобразования колеблется в зависимости от времени суток: ночью этот процесс существенно замедляется. Суточный диурез в среднем достигает 1,5–2 литра, состав мочи во многом зависит от выпитой ранее жидкости.

Первичная моча

Образование первичной мочи происходит при фильтрации плазмы крови в почечных клубочках. Данный процесс называют первым фильтрационным этапом. В состав первичной мочи входит мочевина, глюкоза, шлаки, фосфаты, натрий, витамины, а также большое количество воды. Чтобы все необходимые организму вещества не выводились наружу, далее следует вторая фаза – этап реабсорбции. В процессе образования первичной мочи благодаря миллиону капиллярных клубочков, которые содержатся в нефронах, из 2000 л крови получается до 150 литров выработанной жидкости. В норме состав первичной мочи не включает в себя белковые структуры, не должны попадать в него и клеточные элементы.

Вторичная моча

Состав вторичной мочи имеет отличия от первичной, включает в себя более 95% воды, оставшиеся 5% – это натрий, хлор, магний. В ней могут также содержаться ионы хлора, калия и сульфаты. На этой стадии моча имеет желтый цвет за счет содержания желчных пигментов. К тому же вторичная урина обладает характерным запахом.

Реабсорбционный этап образования мочи проходит в системе канальцев, заключается в процессе обратного всасывания необходимых для питания организма веществ. Реабсорбция позволяет возвратить в кровяной поток воду, электролиты, глюкозу, пр. В итоге образуется конечная моча, в ней остается креатин, мочевая кислота, мочевина. Далее следует фаза оттока биологической жидкости через выделительные пути.

Механизм мочеиспускания

Согласно физиологии, желание сходить в туалет «по-маленькому» человек начинает испытывать, когда давление в пузыре достигает около 15 см вод. ст., то есть когда мышечный орган наполняется примерно на 200-250 мл. При этом происходит раздражение нервных рецепторов, что и становится причиной дискомфорта, испытываемого при позыве к опорожнению. У здорового человека желание сходить в туалет возникает только в том случае, если сфинктер уретры закрыт. Стоит отметить, что из-за особенностей строения организма у мужчин желание помочиться появляется гораздо реже, нежели у женщин. Последовательность процесса мочеиспускания содержит в себе два этапа: накопление жидкости, а затем ее выведение.

Процесс накопления

Данная функция в организме осуществляется мочевым пузырем. При накоплении жидкости эластичные стенки полого органа растягиваются, вследствие чего постепенно увеличивается давление. Когда пузырь будет заполнен примерно на 150-200 мл, по волокнам тазовых нервов в спинной мозг направляются импульсы, которые затем передаются в головной мозг. У детей эта цифра существенно ниже. В возрасте 2–4 лет – это около 50 мл урины, до 10 лет – примерно 100 мл. И чем больше будет наполняться пузырь, тем сильнее человек будет чувствовать позывы к испусканию мочи.

Процесс мочеиспускания

Данный процесс здоровый человек способен регулировать сознательно. Однако порой возрастные особенности не позволяют этого делать, из-за чего у пациента наблюдается непроизвольное выделение мочи. Это характерно для младенцев и людей пожилого возраста. Регуляция выведения жидкости контролируется соматической и центральной нервной системой. При получении сигнала к мочевыделению мозг инициирует сокращение и расслабление мышц мочевого пузыря и сфинктеров. После опорожнения пузырь вновь готов к накоплению содержимого. В конце мочеиспускания, когда урина перестает выделяться из организма, уретра благодаря работе мышц становится полностью пустой.

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 (реабсорбция) .

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 канал. 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.

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.

Моча – это вырабатываемая почками жидкость, выводимая из организма посредством мочеполовой системы как экскремент. Является результатом почечной фильтрации кровяного потока (нацеленной на выведение из организма конечных продуктов метаболизма), делающего до 30 полных оборотов за сутки. До выведения через мочеиспускательные органы она проходит две стадии формирования:

• Образование первичной мочи

Что такое первичная моча?

Она образуется как результат ультрафильтрации ­­– процессе очистки плазмы крови от белков и низкомолекулярных коллоидных частиц. Фильтрация происходит в нефронах - структурно-функциональной единице почек, при прохождении жидкой части кровяного потока через капиллярное разветвление в мальпегиевом тельце.

Процесс происходит без конкретного выборочного алгоритма, перемещая шлаки с необходимыми для жизнедеятельности веществами. Длина канальцев одного нефрона около 50 мм . Суммарная же их протяженность составляет до 100 км. В течение минуты отфильтровывается около 100 мл жидкости, за сутки – до 180 л.

Состав первичной мочи

99% составляет вода . Данный фильтрат имеет схожий химический состав, что и у плазмы крови, за тем исключением, что в нем присутствуют минимальные количества молекул белка, таких как гемоглобин и альбумин. Процентное соотношение аминокислоты, глюкозы, свободных ионов соответствует такому же показателю у крови.

Этапы и механизм образования

Фаза фильтрации в почечном тельце обусловлена функционированием сердечно-сосудистой системы, поддерживающей стабильное артериальное давление в почках даже при его двукратном изменении в самом организме. Выражена она в просачивании через стенки кровеносных сосудов жидкой части крови в капсулу почечного тельца.

Данный процесс обеспечен разницей показателей артериального давления в приносящих сосудах и самой полости капсулы Шумлянского – Боумена . В первом случае оно составляет 70-90 мм ртутного столба, во втором - 10-15 мм ртутного столба. Он не контролируется мозгом человека, а выполняется пассивно. При снижении давления в капиллярах до 30 мм процесс фильтрации прекращается. Поры стенок капилляров имеют минимальные размеры, поэтому все крупные молекулы белков и кровяные тельца (эритроциты, лейкоциты, тромбоциты) удерживаются в крови.

Что такое вторичная моча?

98-99% составляет вода. Образуется в результате обратного всасывания многих веществ из первичной мочи (перешедшей в почечные канальцы) в кровяной поток, циркулирующий в сетях капилляров, окружающих эти канальцы - проксимальный и дистальный. Проксимальный каналец устлан огромным количеством ворсинок, обеспечивающих сорокакратную реабсорбцию воды и солей, по сравнению с обычной способностью к фильтрации через стенки капилляров.

Благодаря реабсорбции в кровь возвращаются необходимые организму полезные вещества. Суточный объем получаемой жидкости колеблется в районе 1,5 литра. Обратная транспортировка обеспечивает возврат 80% необходимых веществ, в числе которых - аминокислоты, витамины.

Состав вторичной мочи

Химический состав сильно разнится от первичной, преобладая содержанием большого количества мочевины, гуппировой кислоты, креатинина, сульфатов, хлора. Она превосходит по концентрации первичную мочу.

Этапы и механизм образования

Реабсорбция включает в себя обязательную обратную транспортацию молекул белка и глюкозы (требующая значительного расхода химической энергии клеточного слоя проксимального канальца), а также пассивную всасываемость солей и воды (обусловленную осмотическим давлением и диффузией).

Функции проксимального канальца также состоят в выработке кислот и щелочей для поддержания кислотно-щелочного баланса крови. Данные процессы синтеза и секреции обусловлены деятельностью эпителия почечных канальцев, на поддержание которой почками потребляется в шесть раз больше кислорода, чем мышечной тканью (при соотношении их масс). Итоговая жидкость является мочой, пропускаемая через мочеточники в мочевой пузырь для последующего удаления из организма.

Осуществление регуляции физико-химического состава мочи

1. За счет разветвленной системы симпатических и парасимпатических нервных окончаний, способствующей снижению или увеличению кровяного потока в почках. Также выражена роль осморецепторов, раздражаемых изменением уровня осмотического давления из-за увеличения или уменьшения количества солей в крови. Такая регуляция оказывает большее значение на фильтрацию;
2. Гуморальной регуляцией, оказывающей большее значение на обратное всасывание. В зависимости от преобладания тех или иных элементов в кровяном потоке происходит выделение определенных гормонов, ссужающих просветы и щели в эпителии, следовательно - усиливающих (либо уменьшающих) обратное всасывание воды, ионов натрия и калия.
3. Секрецией (транспортировкой элементов из крови) ионов водорода и калия, органических кислот, пенициллина, служащей ответной реакцией на резкое увеличение этих элементов в крови.

Влияние концентрации веществ, циркулирующих в крови, на степень фильтрации в почках

1. Пороговые - аминокислоты, витамины, различные ионы, глюкоза. Они не удаляются вместе с мочой до тех пор, пока их количество не превышает определенного уровня в плазме крови. Наличие боль.
2. Непороговые - мочевина, сульфаты. Выделяются при ультрафильтрации в первичную мочу (независимо от их количества), не подвергаясь обратному всасыванию.

Обнаружение избытка пороговых веществ в анализах вторичной мочи может свидетельствовать о нарушении механизма реабсорбции, либо может сигнализировать о нарушении функционирования организма.

Процесс образования мочи состоит из 3 звеньев.

1) Клубочковая фильтрация. Ультрафильтрация из плазмы крови в капсулу почечного клубочка без белковой жидкости, ведущая к образованию первичной мочи. Фильтрационный барьер служащий для фильтрации плазмы при образовании первичной мочи обеспечивает сохранение форменных элементов и белков крови. Он представлен 3 слоями:

Эндотелий капилляров содержит крупные и мелкие форменные элементы, но не плазму

Базальная мембрана, общая для капилляров и погоцитов

Внутренний листок капсулы клубочка.

2) Канальцевая реобсобция ведет к образованию вторичной мочи, начинается в проксимальных канальцах нефрона, представляет собой обратимой всасывание из первичной мочи воды и других в-в.Реабсобция в-в в различных отделах нефрона неодинакова. Большая часть в-в адсорбируется активно, причем первичные иона натрия калия при помощи энергии АТФ, вторично- глюкозы, аминокислоты, без затраты энергии, пассивно адсорбируется вода, мочевина, хлорид. В проксимальном отдели реабсорбирутеся вода, аминокислоты, белки, витамины, микроэлементы, глюкоза, электролиты. В петле Генри и дистальных канальцах реабсорбируется вода, ионы натрия, калия, кальция, магния, хлора, при чем петле Генри моча концентрируется в 4-4,5 раза, в дистальных канальцах концентрация избирательна и зависит от потребности организма. В собирательных трубочках продолжается реобсобция воды, и завершается концентрация мочи.

3) Секреция. В канальцах почек активным двумя путями:

Захват эпителиальных клеток нефрона некоторых в-в из крови и перенос их в просвет канальцев, так переносятся орг в-ва основания, ионы калия, протоны.

Синтез новых в-в в стенках канальцев и удаления их с почек.

Благодаря активной секреции из организма выделяются лекарственные средства и некоторые красители (пинециллин, фуресциллтин). Удаляются в-ва слабо и вообще не фильтрующееся и продукты белкогого обмена (мочевина, креатинин). Т.е. благодаря фильтрации, реапсопции, секреции выполняется основная задача почек- это образование мочи и удаление с ней метаболитов.

Первичная моча – это без белковая ультрафильтрация плазмы крови, объем 180 литров сутки.

Состав первичной мочи - состав плазмы крови (ультрафильтрат):

вода,белки (альбумин), аминокислоты, глюкоза,мочевая кислота,мочевина, креатинин, хлориды, фосфаты, калий, натрий, Н + и др.

Большой объем фильтрации обусловлен:

1)богатым кровоснабжением почек

2)большой фильтрацией поверхности канальцев клубочка

3)высоким давлением в капиллярах.

Скорость клубочковой фильтрации зависит от:

1)объема крови

2)фильтрационного давления

3)фильтрации поверхности

4)кол-во функциональных нефронов

Эффективность фильтрации давления обусловлено давлением 3-х сил:

1)давление крови капиллярах (способствует)

2)анкотическое давление крови (препятствует) 3)давление в капсуле(препятствует)

Оно меняется по ходу капилляров,т.к. повышается анкотческое давление.

Скорость клубочковой фильтрации регулируется нервными и гуморальными механизмами.