Какие конечные продукты обмена веществ образуются в организме человека и через какие органы они удаляются



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.

Выделение

Выделение — удаление конечных продуктов обмена веществ, которые не могут быть повторно использованы организмом, а так вредных, чужеродных веществ, попавших в организм (яды, лекарства).

К органам, выполняющим функции выделения, относятся: почки, мочеточники,
мочевой пузырь, мочеиспускательный канал, а также легкие, желудочно-кишечный тракт, кожа.

Небольшая часть мочевины и мочевой кислоты, а также лекарства выводятся вместе с секретом желез желудочно-кишечного
тракта. Потовые железы кожи выделяют мочевую кислоту, соли, воду, мочевину. В процессе дыхания из легких
улетучивается углекислый газ, вода, алкоголь, эфиры.

Почкам принадлежит первое место в этом списке: они — главное звено системы мочеотделения, однако при различных болезнях почек (почечной недостаточности) их функция страдает, и компенсаторно возрастает выделение
через другие органы (ЖКТ, легкие, кожа). В этом случае у пациента может появляться неприятный запах мочевины от кожи, изо рта, что доставляет неудобства самим пациентам и их окружению.

Почки

Представляют собой парные бобовидные образования, которые лежат на задней стенке брюшной полости по бокам от позвоночника.
Масса каждой почки — около 150 граммов. Снаружи покрыты соединительнотканной и жировой капсулами. Через ворота в почку входит
мочеточник, почечная артерия, вена, лимфатические сосуды и нервы.

На поперечном срезе почки хорошо различаются корковое и мозговое вещество. На периферии почки располагается слой коркового вещества, под
ним глубже лежат пирамиды, образующие мозговое вещество. Между пирамидами хорошо различимы почечные столбы — участки коркового вещества,
вдающиеся вглубь почки. Пирамида вместе с почечным столбом образует почечную долю.

Верхушка почечной пирамиды, обращенная внутрь, называется сосочек. Каждый сосочек усеян мелкими отверстиями, из которых
выделяется моча и поступает в самые начальные участки мочевых путей — малые почечные чашечки. Сливаясь между собой, малые
почечные чашечки образуют большие, которые сливаются в одну большую лоханку, переходящую в мочеточник.

Выходя из ворот почек, мочеточники направляются вниз к мочевому пузырю — резервуару мочи. В мочевом пузыре моча
накапливается, его вместимость составляет около 500 мл. Далее моча направляется в мочеиспускательный канал (уретру),
который открывается во внешнюю среду наружным отверстием.

Функции почек

Вам уже известна основная функция почек — выделительная, скоро мы приступим к ее углубленному изучению, но сейчас коснемся других функций почек. Рекомендую вернуться еще раз к функциям почек по прочтении статьи.

• Удаление из организма конечных продуктов

Из организма удаляется мочевина, мочевая кислота, соли аммиака. Напомню, что мочевина образуется не в почках, а в печени, поэтому почки в данном случае играют роль фильтра.

• Регуляция артериального давления

Осуществляют регуляцию артериального давления за счет выделения биологически активного вещества — ренина (мы поговорим об этом, изучая нефрон)

• Регуляция эритроцитопоэза

Регулируют число эритроцитов, вырабатывая гормон эритропоэтин, который стимулирует образование эритроцитов
в красном костном мозге.

• Обеспечение гомеостаза

Поддерживают гомеостаз организма — постоянство внутренней среды.

• Участие в водно-солевом балансе
• Выделяя кислые или щелочные продукты, способствуют постоянству pH крови (водородный показатель)

Выделительная и кровеносная системы очень тесно взаимосвязаны, в чем мы убедимся по ходу изучения выделительной системы.

Нефрон

Нефрон (от гр. nephros — почка) — структурно-функциональная единица почки, состоящая из почечного тельца и канальцев.
В составе почечного тельца различают сосудистый клубочек (капиллярный, мальпигиев), и покрывающую его капсулу Боумена-Шумлянского.

Обращаю ваше особое внимание на разницу диаметра приносящей и выносящей артериол. Диаметр приносящей артериолы крупнее, чем
у выносящей, благодаря чему в сосудистом клубочке создается повышенное давление и осуществляется важнейший процесс — фильтрация.
Чем выше артериальное давление в сосудистом клубочке и капиллярной сети, тем интенсивнее идут процессы фильтрации и реабсорбции,
с которыми вы скоро познакомитесь.

Запомните, что в основе мочеобразования лежат три процесса: фильтрация, реабсорбция (вторичное всасывание) и секреция. Изучая их,
мы поймем, как функционирует нефрон, и разберем его строение.

• Фильтрация

Лучше всего ассоциировать этот процесс с ситом, которое пропускает мелкие частички, а крупные не пропускает. Точно также и кровь
содержит мелкие молекулы — вода, глюкоза, мочевина и крупные компоненты — фибриноген, форменные элементы крови.

В результате процесса фильтрации получается первичная моча, не содержащая крупных белков и форменных элементов крови (эритро- ,
лейко- , тромбоцитов), близкая по составу к плазме крови. В день у человека образуется 150-180 литров первичной мочи, представляете,
если бы мы столько выделяли?

Не могу ни акцентировать ваше внимание на том факте, что в первичной моче оказывается очень много нужного и полезного нашему
организму. Вдумайтесь: через фильтр профильтровывается не только мочевина, но и глюкоза, вода, витамины, минеральные
соли. Потерять такие ценные вещества для организма было бы большой оплошностью, и следующий этап исправляет допущенную организмом «ошибку»
при фильтрации.



• Реабсорбция (лат. re — обратное + лат. absorptio — всасывание)

После прохождения капсулы Боумены-Шумлянского первичная моча попадает в проксимальные (от лат. proximus — ближний) и дистальные (от лат. distare — отстоять, далеко находиться) канальцы нефрона.
Эти канальцы оплетает густая сеть капилляров, образованная разветвленной выносящей артериолой.

Все нужные организму вещества: вода, глюкоза, соли, аминокислоты, витамины, гормоны — всасываются из просвета канальца нефрона обратно
в кровеносную систему (в капилляры, оплетающие канальцы нефрона). Таким образом, организм «исправляет ошибку» допущенную на этапе фильтрации.

Мочевина, мочевая кислота, креатинин — побочные продукты обмена веществ — обратно не всасываются, продолжая продвигаться по канальцам нефрона.

Процесс реабсорбции активно идет в изогнутой части канальцев нефрона — петле Генле, из которой в ткани мозгового вещества почки активно выходят ионы Na+, создавая высокое осмотическое давление. Это, в свою очередь, способствует перемещению воды из
просвета канальцев нефрона в кровеносную систему, то есть ее всасыванию (реабсорбции).



• Секреция (лат. secretio — отделение)

Мы добрались до третьего финального этапа мочеобразования. На этапе секреции происходит транспорт веществ из крови (капилляров,
оплетающих канальцы нефрона) в просвет канальцев нефрона.

Секреции подвергаются лекарственные вещества, излишки ионов K+ и Na+. Их секреция в канальцы нефрона необходима для поддержания постоянства внутренней среды — гомеостаза.

В результате реабсорбции и секреции из первичной мочи образуется вторичная, объем которой составляет 1-1,5 литра в сутки.

Вторичная моча через дистальные канальцы поступает в собирательные трубочки, куда таким же путем открываются дистальные канальцы
многих других нефронов. Собирательные трубочки открываются на верхушках почечных пирамид, из низ выделяется моча и поступает в малые,
затем в большие почечные чашечки, лоханку и далее в мочеточник.

Регуляция эритроцитопоэза и артериального давления

Эритроцитопоэз (от греч. «erythro — «красный» и poiesis — «делать») — процесс образования эритроцитов в красном костном
мозге. Оказывается, почки принимают в нем непосредственно участие, секретируя в кровь гормон эритропоэтин, который
способствует образованию эритроцитов в красном костном мозге.

При многих болезнях почек эритропоэтин в виде лекарственного препарата применяют, чтобы добиться увеличения числа
эритроцитов и устранить анемию (малокровие).

Почки регулируют уровень артериального давления, выделяя ренин (от лат. ren — почка). В конечном итоге это способствует
сужению кровеносных сосудов и росту артериального давления, которое играет ключевую роль в фильтрации — процессе мочеобразования.

Регуляция работы почек

На активность почек оказывают влияние симпатические и парасимпатические нервные волокна. Симпатические нервы способствуют
сужению почечных сосудов и повышению реабсорбции (количество мочи уменьшается), парасимпатические — расширению почечных сосудов и уменьшению реабсорбции (количество мочи увеличивается).

Также регуляция работы почек происходит гуморальным путем: с помощью гормонов гипофиза, надпочечников,
паращитовидных желез. Гипоталамус, тесно связанный с гипофизом, активирует высвобождение последним антидиуретического
гормона (АДГ) — вазопрессина, которые сужает почечные сосуды, тем самым повышая реабсорбцию.

Заболевания

Хорошо зная три основных процесса: фильтрацию,
реабсорбцию и секрецию, вы легко сможете предположить, на каком из этих этапов возникло нарушение работы почек.
Эффективность работы почек и их состояние можно легко оценить по анализу мочи. Сейчас вам следует ненадолго представить себя
врачом нефрологом 😉

Приходит заключение из лаборатории. В моче пациента найдены белок, кровь (эритроциты), гной (лейкоциты). Вам известно, что
форменные элементы крови и крупные белки в норме не проходят через «сито» на этапе фильтрации и не должны обнаруживаться в моче. Таким
образом, патология локализуется в почечном тельце.

Следующее заключение, которое вам предстоит изучить, выглядит по-другому. Гноя, крови и белков в моче не обнаружено, однако
присутствует глюкоза (сахар). Такая находка может быть признаком сахарного диабета.

Зная, что глюкоза в норме профильтровывается на первом этапе — фильтрации, вы понимаете, что с фильтрацией все в порядке.
Нарушение возникло на следующей стадии — реабсорбции, ведь
глюкоза в норме должна всасываться обратно в кровь: ее не должно обнаруживаться в моче.

На схеме ниже вы можете наглядно увидеть симптомы, которые сопровождают сахарный диабет.
Этиологию (причины) и патогенез (механизм развития) сахарного диабета мы изучим, когда будем говорить об эндокринной
системе.