Строение и функции почки. Нефрон — структурная и функциональная единица почки.

Для существования организма человека в нём предусмотрена не только система доставки в него веществ для строительства тела или добычи из них энергии.

Есть ещё и целый комплекс различных высокоэффективных биологических конструкций для удаления отходов его жизнедеятельности.

Одной из таких конструкций являются почки, рабочей структурной единицей которых служит нефрон.

Строение нефрона

Для начала стоит разобраться, что такое нефрон и из каких частей он образуется? Это структурно-функциональная почечная единица. Нефрон состоит из петли Генле, капсулы Шумлянского-Боумена и системы извитых почечных канальцев. В свою очередь почечные канальцы делятся на проксимальные и дистальные извитые.

Капсула

Нефрон почки берет начало в почечном корковом слое Боуменовой капсулой, расположенной над клубком капилляров.

В состав окружающей клубочек капсулы Боумена-Шумлянского входят 2 листка: париетальный (наружный) и висцеральный (внутренний). Клетки однослойного плоского эпителия образуют наружный слой, висцеральный же представлен почечными клетками — подоцитами, лежащими на эндотелиальной базальной мембране капилляров. Поверхность клубочковых капилляров покрыта ножками подоцитов. Соседние же почечные клетки образуют на капиллярной поверхности интердигиталии.

Пространства между интердигитальными клетками образуют фильтрационные щели, размер которых предотвращает транспорт крупных кровяных элементов и протеиновых молекул. Таким образом, капсула нефрона играет роль своеобразного фильтрационного барьера, через который проходит кровь, преобразуясь в первичную мочу.

Проксимальный каналец

Проксимальный извитой каналец представляет собой структурную единицу нефрона, связывающую его тельце с нисходящей частью петли Генле. Каналец изнутри покрыт эпителием, снабженным ворсинками по всей его протяженности. Ворсинки увеличивают общую площадь резорбирующей поверхности.

Эпителиальные клетки могут менять конфигурацию в зависимости от того, насколько сильно заполнен почечный каналец. Кроме того, количество жидкости в канальцах влияет на положение складок базальной мембраны: при полных канальцах они распрямляются.

Функции нефрона, обеспечиваемые слаженной работой проксимальных канальцев:

• Резорбция таких веществ как: вода, глюкоза, протеины крови, креатинин, аминокислоты. Также происходит обратное всасывание ионов натрия (около 85% общего количества), хлора, магния, калия, кальция, солей фосфорной, серной и угольной кислот.
• Расщепление гормонов: пролактина, брадикинина, гастрина, инсулина.

Петля Генле

Петля Генле — морфо-функциональная единица, состоящая из тонкой нисходящей и толстой восходящей частей, а также шпилькообразного изгиба, расположенного в медуллярном веществе почки. В состав стенки нисходящего ее отдела входит плоский эпителий, в который включены многочисленные пиноцитозные пузырьки. Эпителий толстой части петли — кубический. Основная функция петли Генле заключается в реабсорбции воды в нисходящем отделе и обратном перемещении ионов хлора, калия и натрия в кровеносное русло.

Почечные клубочки состоят из дистальных извитых канальцев, в составе эпителия которых отсутствуют ворсинки, но выражена складчатость базальной мембраны. Функциональная роль дистальных канальцев заключена в ретроградном транспорте ионов натрия и воды, а также секреции аммиака, аммония, органических кислот, оснований, ионов водорода и водородной АТФазы (протонного насоса).

Общая информация

Так именуется одна из функциональных единиц почки (один из её элементов). Нефронов в органе не менее 1 миллиона, и вместе они образуют слаженно действующую систему. Благодаря своему строению нефроны позволяют осуществлять фильтрацию крови.

Почему – крови, ведь общеизвестно, что почки производят мочу?
Мочу они производят именно из крови, куда органы, выбрав из неё всё им необходимое, оправляют вещества:

• либо в данный момент совершенно организму не требующиеся;
• либо их излишки;
• могущие стать для него опасными при продолжении их пребывания в крови.

Чтобы сбалансировать состав и свойства крови, требуется удаление из неё ненужных компонентов: излишков воды и солей, токсинов, низкомолекулярных белков.

Что такое нефрон

Структурно-функциональной единицей почки является нефрон (только в одной почке существует более миллиона нефронов). Это значит, что нефрон почки выполняет главную почечную работу мочевыделительной системы. Нефроны как функциональные единицы почек выполняют задачи по своевременному удалению продуктов метаболизма из тела (до того, как токсины достигнут токсических уровней).

Основными частями нефрона являются почечный клубочек и система канальцев. Клубочек являет собой сеть взаимно переплетающихся капилляров, собранных в чашеобразной структуре, называемой капсула Боумена. Кровь фильтруется в капиллярах клубочков, а прошедшая фильтрацию жидкость (фильтрат) собирается в пространстве капсулы Боумена, проходя через фильтрующую мембрану.

Фильтрат образуется из крови после того, как через фильтрующую мембрану проходят вещества, размеры которых достаточно малы для того, чтобы проникнуть свозь неё. Этот фильтрат движется дальше через систему канальцев, где фильтрация продолжается. При этом одни вещества удаляются из фильтрата, другие прибавляются.

Таким образом, вытекая из почечного клубочка, фильтрат проходит четыре основных сегмента нефрона:

• Проксимальный изгиб канальца – здесь происходит обратное всасывание питательных веществ и элементов, необходимых для работы организма.
• Петля Генле – в этой части нефрона, образованной нисходящей и восходящей частями канальца с узким просветом, осуществляется контроль за концентрацией мочи.
• Дистальный изгиб канальца – происходит регуляция натрия, калия и кислотно-щелочного баланса.
• Сборный канал – в месте, куда вливаются несколько канальцев, происходит регуляция количества воды и обратное всасывание натрия.

Таким образом, нефрон, основная функциональная единица почек, выполняет главную работу по удалению продуктов обмена веществ посредством фильтрации и секреции. Нужные организму вещества при этом возвращаются обратно в кровь.

Ультрафильтрация мочи

Способность «ножек» подоцитов к сокращению с одновременным утолщением позволяет ещё более сузить щели фильтрации, что делает процесс очистки крови, протекающей по капилляру в составе клубочка, ещё более избирательным в плане диаметра фильтруемых молекул.

Таким образом, наличие «ножек» у подоцитов увеличивает площадь их соприкосновения с капиллярной стенкой, в то время как степень их сокращения регулирует ширину щелей фильтрации.

Помимо роли чисто механического препятствия щелевые диафрагмы содержат на своих поверхностях белки, имеющие отрицательный электрический заряд, ограничивающий пропускание также отрицательно заряженных молекул белков и других химических соединений.

Такое воздействие на состав и свойства крови, осуществляемое комбинацией физических и электрохимических процессов, позволяет сделать возможной ультрафильтрацию плазмы крови, приводящую к образованию мочи вначале первичного, а в ходе последующей реабсорбции – и вторичного состава.

Строение нефронов (независимо от их локализации в паренхиме почки), призванное выполнять функцию сохранения стабильности внутренней среды организма, позволяет им выполнять свою задачу, невзирая на время суток, смену времён года и иных внешних условий, в продолжение всей жизни человека.

Как работает нефрон

Нефроны, структурно-функциональные единицы почки, выполняют свои задачи с помощью кровообращения. Кровь входит в почечные клубочки через афферентные артериолы (ответвления почечной артерии) и выходит через более узкие эфферентные артериолы. Разница в просвете этих сосудов создает гидростатическое давление, благодаря которому кровь движется. Ток крови благодаря созданному гидростатическому давлению заставляет молекулы проходить через фильтрующие мембраны в почечных клубочках. В этом и состоит механизм процесса фильтрации.

Капиллярная сеть расположена вокруг петли Генле, проксимального и дистального канальца. По мере движения фильтрата через нефрон, одни элементы прибавляются, другие удаляются из него. При этом приток различных веществ больше, чем выход веществ.

Нормальный фильтрат содержит воду, глюкозу, аминокислоты, мочевину, креатинин и растворы солей (хлорид натрия, ионы калия, ионы бикарбоната). Также в нем могут находиться различные токсины и лекарства. Протеины и красные клетки крови в фильтрате не содержатся, поскольку их размер слишком велик для того, чтобы пройти через фильтрующую мембрану клубочков. Если эти крупные молекулы присутствуют в фильтрате, это говорит о нарушениях в процессе фильтрации.

Движение элементов из нефрона в кровь называется обратное всасывание (реабсорбция), тогда как из крови в нефрон – секрецией (выделением). Их схематическое движение подано в следующей таблице:

Проксимальный изгиб канальца	Петля Генле	Дистальный изгиб канальца	Сборный канал
Реабсорбция	аминокислоты, глюкоза, хлорид натрия, ионы калия, ионы бикарбоната, вода	хлорид натрия, вода,	хлорид натрия, ионы бикарбоната, вода, ионы водорода	хлорид натрия, вода,
Секреция	Мочевая кислота, ионы водорода, лекарства	Ионы водорода, ионы калия

Исходя из таблицы, очевидно, что мочевая кислота и лекарства не фильтруются. Они выделяются в процессе секреции в систему канальцев в проксимальном изгибе. Фильтрат в петле Генле имеет высокую концентрацию продуктов распада, таких как мочевая кислота, мочевина и креатинин. Таким образом, когда фильтрат достигает петли Генле, почти все полезные вещества, необходимые организму уже возвращены.

На конечном этапе компонентами мочи являются вода, хлорид натрия, калий, бикарбонат, креатинин и мочевина. В отношении креатинина не происходит ни обратного всасывания, ни выделения в каналец. По этим причинам креатинин выбран для расчетов скорости клубочковой фильтрации, необходимой для определения функциональной пробы почек. Высокие уровни креатинина свидетельствуют о проблемах с клубочковой фильтрацией в нефроне.

Функциональные нарушения в деятельности нефронов

Если в работе нефронов происходят сбои, то это отражается на деятельности всех органов и систем. Среди расстройств, которые образуются из-за дисфункции нефронов, можно назвать такие нарушения:

• водного и солевого равновесия;
• кислотности;
• метаболизма.

Все болезни, которые формируются на фоне нарушения транспортирующей деятельности нефронов, принято называть тубулопатиями. Среди них выделяют следующие разновидности:

• Первичные тубулопатии возникают на фоне врождённых дисфункций нефронов.
• Вторичные формы недуга возникают из-за приобретённых нарушений транспортирующей деятельности органа.

Распространёнными причинами возникновения вторичной тубулопатии является повреждение нефрона на фоне токсического поражения организма, злокачественных новообразований или отравления тяжёлыми металлами. По месту локализации все тубулопатии делятся на дистальные и проксимальные в зависимости от того, какие канальцы поражены (дистальные или проксимальные).

Функции почечных нефронов

• регулировка тонуса сосудов;
• концентрирование мочи;
• контроль над кровяным давлением.

Процесс формирования урины состоит из нескольких этапов:

• В почечных клубочках происходит фильтрация кровяной плазмы, поступающей в орган по артериям. В результате образуется первичная урина.
• Из полученного фильтрата реабсорбируются полезные вещества.
• Происходит концентрация урины.

Функции корковых нефронов

Главная задача данных почечных нефронов – формирование мочи и реабсорбция важных и полезных веществ и соединений – аминокислот, белков, глюкозы, минералов, гормонов. Эти нефроны являются участниками процесса фильтрации мочи и реабсорбции, поскольку имеют некоторые особенности кровоснабжения. Все реабсорбированные полезные вещества и соединения моментально поступают в кровь посредством капиллярной сети отводящей артерии, которая расположена рядом.

Функции юкстамедуллярных нефронов

Главная задача этих элементов почки состоит в концентрации урины. Это достигается за счёт некоторых особенностей транспортировки крови через отводящую артерию. Артерия не проходит через узел капилляров, а сразу впадает в венулы, которые трансформируются в вены.

Важно: данная разновидность нефронов участвует в образовании веществ, регулирующих давление крови. Комплекс этих нефронов вырабатывает ренин, который нужен для образования особого сосудосуживающего вещества – ангиотензина 2.

Повреждения почечных клубочков

Таким образом, очевидно, что любые патологии почечных клубочков ведут к серьезным проблемам. Патофизиологические механизмы повреждения главной части структурной единицы почки, почечного клубочка объясняются при помощи трех моделей:

• Теории целого нефрона.
• Теории гиперфильтрации.
• Теория комплексных отложений.

Теория целого нефрона объясняется следующим образом. Каждый нефрон являет собой почку в миниатюре. Поэтому повреждение одного из его компонентов приводит к повреждению целого нефрона. Это может происходить из-за дефектов перитубулярной капиллярной сети, изменения в составе жидкости, текущей через канальцы, сокращения снабжения кислородом и, как следствие, дефицита в обмене веществ.

Последствиями повреждения нефрона являются уменьшение фильтрации белка и сокращение синтеза гормонов, прежде всего – эритропоэтина. В результате происходит некроз канальцевого эпителия и недостаточность фильтрации.

Иногда нефрон может восстановиться самостоятельно. Но бывает и противоположная картина – некроз нефрона. При этом может в качестве компенсации произойти гипертрофия или гиперфункция нефронов, что окружают погибшую единицу. Затем следует фиброз пораженных частей почки с последующей сосудистой недостаточностью оставшихся нефронов и прогрессирующее повреждение почки.

Вторая гипотеза – теория гиперфильтрации, когда усиленная фильтрация приводит к повреждению почечных клубочков из-за повышения давления крови, которое более интенсивно давит на их ткани. Это может быть результатом действия токсичных для почек лекарств.

Теория комплексных отложений говорит о том, что проблема возникает, когда иммунные комплексы, являющиеся слипшимися сгустками антител, из-за больших размеров не могут пройти в канальцы. Поэтому они откладываются в клубочке, вызывая склероз и рубцевание тканей.

В любом случае, чтобы не вызвало повреждение нефронов, ситуация опасна не только для здоровья, но и жизни человека. Поэтому при любых подозрениях относительно сбоев в работе почек нужно обратиться к врачу и пройти обследования.

Классификация

Исходя из того, в каком слое находятся капсулы нефронов, выделяют такие виды:

• Корковые — капсулы нефронов находятся в корковом шаре, в состав входят клубочки малого или среднего калибра с соответствующей длиной изгибов. Их афферентная артериола короткая и широкая, а отводящая — уже.
• Юкстамедуллярные нефроны размещены в мозговой почечной ткани. Их структура представлена в виде крупных почечных телец, которые имеют относительно более длинные канальцы. Диаметры афферентной и эфферентной артериол одинаковые. Главная роль — концентрирование мочи.
• Субкапсулярные. Структуры, располагаемые непосредственно под капсулой.

В общем за 1 минуту обе почки очищают до 1,2 тыс мл крови, а за 5 минут фильтруется весь объем тела человека. Считается, что нефроны, как функциональные единицы, не способны на восстановление. Почки — нежный и ранимый орган, поэтому факторы, негативно влияющие на их работу, приводят к снижению числа активных нефронов и провоцируют развитие почечной недостаточности. Благодаря знаниям врач способен понять и выявить причины изменений в моче, а также провести коррекцию.

Поделитесь в соц.сетях:

Оцените статью: (Пока оценок нет) Загрузка...