Организм — удивительная совокупность органов и тканей, которые слаженно работают над поддержанием жизнедеятельности человека. И основным процессом, поддерживающим жизнь, является метаболизм. В результате расщепления веществ синтезируется энергия, нужная для протекания основных биологических процессов. Однако вместе с энергией образуются и потенциально вредные продукты обмена веществ. Они должны быть удалены из клетки, межклеточной жидкости и крови почками. В почках фильтрация происходит в клубочковом аппарате, особой структуре активного нефрона, в которую впадает приносящая артериола.
Особенность строения нефрона
Нефрон — совокупность клеток, образующих капсулу и клубочек с отходящими от него каналами, предназначенными для фильтрации плазмы крови и отведения мочи. Это элементарная функциональная единица почки, ответственная за мочевыделение. Нефрон состоит из клубочка, имеющего свою капсулу. В нее впадает приносящая артериола, кровеносный сосуд, по которому в клубочек поступает кровь. От приносящей артериолы отходит множество мелких артериол, которые образуют клубочек и собираются в более крупную — выносящую.
Последняя по диаметру гораздо меньше приносящей, что необходимо для поддержания высокого давления (порядка 120 мм ртутного столба) на входе. Благодаря этому повышается гидростатическое давление в клубочке, а потому практически вся жидкость именно фильтруется, а не выносится в отводящую артериолу. Только благодаря гидростатическому давлению, примерно равному 120 мм ртутного столба, существует такой процесс как почечная фильтрация. При этом в почках фильтрация крови происходит в клубочке нефрона, а ее скорость составляет почти 120 мл в минуту.
Характеристика почечной фильтрации
Скорость клубочковой фильтрации — один из показателей, по которому определяется функциональное состояние почек. Второй показатель — это реабсорбция, которая в норме составляет почти 99%. Это значит, что практически вся первичная моча, которая попала из клубочка нефрона в извитой каналец после прохождения по нисходящему канальцу, петле Генле и восходящему канальцу, всасывается обратно в кровь вместе с питательными веществами.
Приток крови к почкам осуществляется по артериям, которые в норме потребляют четверть от всего минутного объема кровообращения, а отфильтрованная отводится по венам. Это значит, что если систолический выброс левого желудочка сердца составляет 80 мл, то 20 мл крови будет захвачено почками, а еще 20 мл — головным мозгом. Оставшиеся 50% всего систолического объема обеспечивают нужды остальных органов и тканей тела.
Почки являются органами, которые забирают огромную часть кровообращения, но кровь им нужна не столько для метаболизма, сколько для фильтрации. Это очень быстрый и активный процесс, отследить скорость которого достаточно просто на примере внутривенных красителей и рентгеноконтрастных веществ. После их внутривенного введения в почках фильтрация крови происходит в клубочковом аппарате коркового вещества. И уже через 5-7 минут после попадания его можно видеть в почечной лоханке.
Фильтрация в почках
В действительности контраст проходит путь от венозного русла до легкого, затем до сердца и потом почечной артерии за 20-30 секунд. Еще за минуту он попадает в почечный клубочек, а уже через минуту по собирательным трубочкам, находящимся в пирамидках почек, собирается в почечных чашечках и выделяется в лоханку. Все это занимает примерно 2,5 минуты, но лишь на 5-7 минуте концентрация контраста в лоханке повышается до значений, позволяющих заметить экскрецию на рентгеновских снимках.
То есть фильтрация лекарств, ядов или метаболических продуктов активно проходит уже после 2,5-минутного нахождения в крови. Это очень быстрый процесс, который возможен благодаря особому строению нефрона. В почках фильтрация крови происходит в этих структурах, клубочки которых расположены в корковом веществе. В мозговом слое почек располагаются только канальцы нефрона. Потому правильно говорить, что фильтрация происходит в корковом слое органов.
Многие ошибаются, когда утверждают, что в почках фильтрация крови происходит в пирамидках. Это ошибка, так как в них располагаются в основном только собирательные трубочки нефрона, извитые, нисходящие и восходящие канальцы, а также петля Генле. Это значит, что в пирамидках основным процессом является реабсорбция и концентрация мочи, после чего она собирается и выделяется в почечную лоханку. Сама же фильтрация протекает в корковом слое почки, который богато кровоснабжается.
Особые функции почечных канальцев
В почках фильтрация крови происходит в капсулах нефронов, точнее, в гломерулярном аппарате. Здесь образуется первичная моча, которая представляет собой плазму крови без основных высокомолекулярных белков. Эпителий, который выстилает изнутри почечные канальцы, обладает особыми функциями. Во-первых, он способен всасывать воду и электролиты, возвращая ее в сосудистое русло.
Во-вторых, эпителиальные клетки могут всасывать низкомолекулярные белки, которые также будут перенесены в кровь без разрушения их структуры. В-третьих, эпителий канальцев нефрона способен самостоятельно синтезировать аминокислоты путем переаминирования и глюкозу путем глюконеогенеза из аминокислотных остатков. Но этот процесс не хаотичен, а регулируется организмом.
Это означает, что эпителиальные клетки имеют ряд рецепторов, которые принимают сигнал от медиаторных молекул, активируя либо процесс синтеза аминокислот, либо глюкозы. Четвертая особенность эпителиальной выстилки почечных клубочков — это способность всасывать моносахариды в виде глюкоза-6-фосфата.
Резюме
Почки являются органами мочевыделительной системы, в которых протекает фильтрация. Благодаря ей нефроны удаляют из крови растворимые в воде соединения, поддерживая кислотно-основное равновесие организма. Распространенным заблуждением является то, что в почках фильтрация крови происходит в извитых канальцах. На самом деле в извитой каналец из капсулы клубочка поступает уже отфильтрованная жидкость — первичная моча. В извитом клубочке основной задачей эпителия является всасывание воды и реализация концентрационной функции.
