Анатомические особенности, обеспечивающие строение и функции нефрона, гарантируют полноценный процесс образования мочи из плазмы. Он работает как отлаженный механизм благодаря тому, что устроен очень сложно. Во время отфильтровывания плазмы крови от форменных элементов образуется первичная моча, огромная часть которой впоследствии всасывается обратно в организм.
Нефрон – важная часть ткани почки, которая обеспечивает процесс фильтрации урины из плазмы крови.
Что это такое?
Нефрон является главной структурно-функциональной единицей почечной ткани, которая участвует в процессе фильтрации и реабсорбции мочи. Учеными доказано, что часть функционирующих клеточных единиц в паренхиме составляет только 35%, а все остальное — это запас на случай заболевания и поражения органа. Остальные нефроны активируются только в экстренной ситуации, когда необходимо справиться с большим объемом работы.
С возрастом количество способных к работе нефронов значительно уменьшается.
Строение почечного тела
Снаружи каждый из элементов покрыт капсулой, внутри которой расположен почечный клубочек, представленный мельчайшими сосудами, являющимися ответвлением артерии почки. Морфофункциональная единица обеспечивает кровоснабжение двумя артериальными сосудами. В капиллярах клубочков осуществляется ход образования первичной мочи путем фильтрации. Между клубочком и сосудистым сплетением есть щелевидное пространство, продолжающееся в канальцы нефрона. Фильтрация крови в почках происходит непосредственно в почечном тельце. Схема строения нефрона определяет собой 3 отдела извитых почечных канальцев, которые находятся за пределами капсулы. Здесь происходят процессы всасывания из первичной мочи необходимых для организма веществ.
Дистальный каналец
Дистальные отделы нефрона находятся возле мальпигиевого тельца, так как капиллярный клубочек делает изгиб. Они достигают диаметра до 30 мкм. Имеют аналогичную дистальным извитым канальцам структуру. Эпителий призматический, размещается на базальной мембране. Здесь располагаются митохондрии, обеспечивающие структуры необходимой энергией.
Клеточные элементы дистального извитого канальца формируют инвагинации базальной мембраны. В месте соприкосновения капиллярного тракта и сосудистого полюса малипигиевого тельца, почечный каналец меняется, клетки становятся столбчатыми, ядра приближаются одно к другому. В почечных канальцах происходит обмен ионов калия и натрия, влияющий на концентрацию воды и солей.
Воспаления, дезорганизация или дегенеративные изменения эпителия чреваты снижением способности аппарата в должной мере концентрировать или, наоборот, разводить мочу. Нарушение функции почечных канальцев провоцирует изменения баланса внутренних сред организма человека и проявляется появлением изменений в моче. Такое состояние носит название тубулярной недостаточности.
Для поддержки кислотно-основного баланса крови в дистальных канальцах секретируются ионы водорода и аммония.
Как работает?
Строение нефрона почки обуславливает его функциональное значение. Таким образом, почечный клубочек состоит из множества структур, участвующих в процессе фильтрации с образованием первичной мочи. Он устроен с помощью большого количества мелких капилляров, где происходит пропитывание плазмы крови, при этом в сосудах остаются форменные элементы. Благодаря постоянному изменению давления в этом фильтре различается скорость его работы. Во внутреннем слое находятся подоциты, они расположены на базальной мембране. Их работа заключается в образовании отрицательного заряда и препятствии прохождения альбуминов.
Все образования в нефроне окружены мезангием, который осуществляет восстановление, и обеспечивает питание клеточных структур. Он представлен рыхлой соединительной тканью. Первичная отфильтрованная моча из срединной щели попадает в проксимальный каналец. Здесь начинается процесс всасывания с помощью длинных ворсинок, что увеличивают рабочую площадь. Благодаря им, обратно в тело поступает вода и натрий. В этой структуре также выделяются в мочу гормоны, которые участвуют в регуляции артериального давления и уровня кальция в крови.
Следующая структурная единица почки — это петля Генле (нисходящий и восходящий отделы). С ее помощью происходит обратный захват натрия, хлора и калия. Дистальный каналец содержит энергетические запасы, благодаря чему почечное тельце функционирует. Далее образуется собирательная трубка, выводящая мочу за пределы микроскопического органа. Функция канальцев почек заключается в обратной реабсорбции всех необходимых организму компонентов. Благодаря им, происходит окончательное образование мочи.
Эволюция почки
Органами выделения позвоночных являются почки —
парные компактные органы, структурная единица которых представлена
нефроном.
В наиболее примитивном виде это — воронка, открывающаяся в целом и соединенная с выделительным канальцем, который впадает в общий выводной проток —
мочеточник.
В филогенезе позвоночных почка прошла три этапа эволюции:
предпочка — головная, или пронефрос; первичная почка—туловищная, или мезонефрос, и вторичная почка — тазовая, или метанефрос.
Предпочка полностью развивается и функционирует как самостоятельный орган у личинок рыб и земноводных. Она находится на переднем конце тела, состоит из 2—12 нефронов, воронки которых открыты в целом, а выводные канальцы впадают в пронефрический канал, который соединен с клоакой. Предпочка имеет сегментарное строение. Продукты диссимиляции фильтруются в целом из кровеносных сосудов, которые поблизости от нефронов формируют клубочки (рис. 14.33, А
).
Рис. 14.33. Эволюция тефрона. А—
предпочка;
Б, В—
первичная почка;
Г—
вторичная почка:
1
—собирательная трубочка,
2—
выделительный канадец,
3—
нефростом,
4—
целом,
5—
капиллярный клубочек,
6—
капсула, 7,
8—
извитой канадец,
9—
петля нефрона
У взрослых рыб и земноводных кзади от предпочек, в туловищных сегментах тела, формируются первичные почки,
содержащие до нескольких сотен нефронов. В ходе онтогенеза нефроны увеличиваются в количестве за счет их почкования друг от друга с последующей дифференцировкой. Они вступают в связь с кровеносной системой, формируя капсулы почечных клубочков. Капсулы имеют вид двустенных чаш, в которых располагаются сосудистые клубочки, благодаря чему продукты диссимиляции могут поступать из крови непосредственно в нефрон. Некоторые нефроны первичной почки сохраняют связь с целомом через воронки, другие — утрачивают её (рис. 14.33,
Б, В
).
Выделительные канальцы удлиняются и в них осуществляется обратное всасывание в кровь воды, глюкозы и других веществ, в связи с чем концентрация продуктов диссимиляции в моче повышается. Однако воды с мочой теряется много, поэтому животные, обладающие такой почкой, могут обитать только в водной или влажной среде. Первичная почка сохраняет признаки метамерного строения.
У пресмыкающихся и млекопитающих возникают вторичные почки.
Они закладываются в тазовом отделе тела и содержат сотни тысяч нефронов наиболее совершенного строения. У новорожденного ребенка в почке их насчитывается около 1 млн. Они образуются за счет многократного ветвления развивающихся нефронов. Нефроны не имеют воронки и, таким образом, теряют полностью связь с целомом. Канадец нефрона удлиняется, теснее контактирует с кровеносной системой, а у млекопитающих дифференцируется на проксимальный и дистальный участки, между которыми появляется еще и так называемая
петля Генле
(рис. 14.33,
Г
).
Такое строение нефрона обеспечивает не только полноценную фильтрацию плазмы крови в капсуле, но и, что более важно, эффективное обратное всасывание в кровь воды, глюкозы, гормонов, солей и других необходимых организму веществ. В результате концентрация продуктов диссимиляции в моче, выделяемой вторичными почками, велика, а само ее количество — мало. У человека, например, за сутки в капсулах нефронов обеих почек фильтруется около 150 л плазмы крови, а мочи выделяется около 2 л. Это позволяет животным, обладающим вторичными почками, быть более независимыми от водной среды и заселять засушливые участки земли. У пресмыкающихся вторичные почки на протяжении всей жизни сохраняются на месте их первоначальной закладки — в тазовой области. В них прослеживаются черты первичного метамерного строения.
Почки млекопитающих располагаются в поясничной области, и у большинства из них внешняя сегментация не выражена. В онтогенезе человека обнаруживается выраженная рекапитуляция в развитии почки: закладывание вначале про-, затем мезо-, а позже метанефроса. Последний развивается в тазовой области, а затем за счет различий в скоростях роста позвоночника, таза и органов брюшной полости перемещается в поясничную область. У пятинедельного зародыша можно обнаружить сосуществование предпочки, первичной, а также зачатков вторичной почки (рис. 14.34).
На начальных этапах развития почка человека сегментирована. Позже ее поверхность сглаживается и метамерность сохраняется лишь во внутреннем строении в виде почечных пирамид. Пороки развития почек у человека, основанные на их филогенезе, многообразны. Сохранение мезонефроса и одностороннее отсутствие вторичной почки описаны пока только у мышей, хотя в принципе такая аномалия возможна и у человека. Относительно часто встречается сегментированная вторичная почка,
имеющая один или даже несколько мочеточников; возможно и полное ее
удвоение.
Часто наблюдается
тазовое расположение почки,
связанное с нарушением ее перемещения на 2—4-м месяцах зародышевого развития (рис. 14.35).
Рис. 14.34. Пятинедельный зародыш человека с тремя поколениями почек:
1
—предпочка,
2—
первичная почка,
3—
вторичная почка
Рис. 14.35. Онтофилогенетически обусловленные пороки развития почек:
1
—удвоение почки,
2—
удвоенный мочеточник,
3—
тазовая эктопия почки,
4—
надпочечники
Виды структурных единиц
Нефроны рассредотачиваются по коре почек, выполняя специфические функции.
В зависимости от локализации, размеров нефронов и от того, какую они имеют структуру, различают такие их разновидности:
- Юкстамедуллярные. Размещены ближе к центральной части между корковым и мозговым веществом и имеют значительные размеры петли Генле, которая достигает пирамид.
- Кортикальные. Составляют основную часть всех нефронов и входят в состав внешней коры почки.
- Субкапсулярные. Находятся под капсулой органа.
Моча образуется в клубочках, а ее реабсорбцией занимаются канальцы.
Функции целостной единицы почки
Основная работа парного органа состоит в образовании мочи. Капсула нефрона участвует в фильтрации крови, при этом вся плазма, за исключением форменных элементов, превращается в первичную мочу. Это связано с тем, что через фильтры подоцитов не может пройти только большая в размерах клетка. Далее физиология образования урины представляет собой процесс реабсорбции. Это работает как обратный захват полезных для организма компонентов. Подобное действие выполняют прямые канальцы. Они также выделяют находящиеся в моче гормоны, влияющие на скорость кровотока путем изменения артериального давления. Этот процесс контролируется многими системами, выполняющими эндокринные функции.
Таким образом, структурно-функциональная единица почки выполняет такие функции, как:
- фильтрация;
- обратное всасывание;
- выделение.
Капсулы нефронов находятся
Почки являются сложной структурой. Их структурной единицей является нефрон. Строение нефрона позволяет ему полноценно выполнять свои функции – в нем происходит фильтрация, процесс реабсорбции, экскреция и секреция биологически активных компонентов.
Формируется первичная, затем вторичная урина, которая выводится через мочевой пузырь. На протяжении дня через выводящий орган фильтруется большое количество плазмы. Ее часть в дальнейшем возвращается в организм, остальная — удаляется.
Строение и функции нефронов взаимосвязаны. Любое повреждение почек либо наименьших их единиц может привести к интоксикации и дальнейшему нарушению работы всего организма.
Последствием нерационального применения некоторых препаратов, неправильного лечения или диагностики может стать почечная недостаточность. Первые проявления симптоматики — это причина для посещения специалиста.
Данной проблемой занимаются урологи и нефрологи.
Нарушение функции
Нарушение функции нефронов почки может обернуться недостаточностью, при которой кровь нужно будет очищать искусственно.
Если изменяется анатомия или функциональные особенности нефронов, то это является причиной нарушения кислотности, сбоев в водно-солевом балансе и обмене веществ человека. Развитие заболевания происходит внутриутробно, тогда это врожденные тубулопатии, а после рождения возникают приобретенные патологии. Нарушение функции канальцев, отвечающих за обратное всасывание, вызывает развитие у человека полиурии и потерю микроэлементов крови.
Когда повреждается целостная структура клубочка, которая состоит из подоцитов, то здоровая клетка из крови попадает в мочу, что вызывает уменьшения количества форменных элементов кровяной жидкости. Патология нефронов делает невозможным нормальную фильтрацию плазмы и очищение организма от вредных веществ. Поэтому для очистки почек больным показан диализ. Он представляет собой специальный аппарат, через который проходит кровь для отсеивания токсических веществ и выведения из организма.
Базальная мембрана
Строение базальной мембраны нефрона почки имеет 3 шара толщиной около 400 нм, состоит из коллагеноподобного белка, глико- и липопротеидов. Между ними расположены слои плотной соединительной ткани — мезангия и шар мезангиоцититов. Здесь также располагаются щели размером до 2 нм — поры мембраны, они имеют значение в процессах очищения плазмы. С обеих сторон отделы соединительнотканных структур покрыты системами гликокаликса подоцитов и эндотелиоцитов. Фильтрация плазмы задействует часть вещества. Базальная мембрана клубочков почек функционирует как барьер, через который не должны проникать крупные молекулы. Также и отрицательный заряд мембраны предотвращает прохождение альбуминов.
