Нирки і їх захворювання
Нирки. головний видільної (виводить кінцеві продукти метаболізму) орган хребетних. У безхребетних, наприклад у равлики, теж є органи, які виконують подібну функцію виділення і іноді звані нирками, але вони відрізняються від нирок хребетних за будовою і еволюційному походженню.
Функція. Головна функція нирок - виведення води і кінцевих продуктів обміну речовин з організму. У ссавців найважливішим з таких продуктів є сечовина - основний кінцевий азотвмісний продукт розпаду білків (білкового метаболізму). У птахів і рептилій основний кінцевий продукт білкового обміну - сечова кислота, нерозчинний речовина, що має вигляд білої маси в екскрементах. У людини сечова кислота теж утворюється і виводиться нирками (її солі називаються уратами).
Будова. Ссавці мають дві нирки, розташовані в черевній порожнині по обидва боки хребта. Загальна вага двох нирок у людини становить близько 300 г, або 0,5-1% ваги тіла. Незважаючи на малі розміри, нирки мають рясне кровопостачання. Протягом 1 хв близько 1 л крові проходить через ниркову артерію і виходить назад через ниркову вену. Таким чином за 5 хв через нирки для видалення продуктів обміну речовин проходить об'єм крові, що дорівнює загальній кількості крові в організмі (близько 5 л).
Нирка покрита сполучнотканинною капсулою і серозною оболонкою. На поздовжньому розрізі нирки видно, що вона поділяється на дві частини, що отримали назву коркового і мозкового речовини. Велика частина речовини нирки складається з величезної кількості найтонших звивистих трубочок, званих нефронами. У кожній нирці міститься більше 1 млн. Нефронів. Загальна їх довжина в обох нирках дорівнює приблизно 120 км. Нирки відповідальні за освіту рідини, яка в кінцевому підсумку стає сечею. Структура нефрона - ключ до розуміння його функції. На одному кінці кожного нефрона є розширення - кругле утворення, зване мальпигиева тільцем. Воно складається з двуслойной, т.зв. боуменовой капсули, яка охоплює мережу капілярів, що утворюють клубочок. Інша частина нефрона ділиться на три частини. Скручена частина, найближча до клубочки, - проксимальний звивистий каналець. Далі - тонкостінний пряма ділянка, який, круто розвертаючись, утворює петлю, т.зв. петлю Генле; в ній розрізняють (послідовно): спадний ділянку, вигин, висхідний ділянку. Скручена третя частина - дистальний звивистий каналець, що впадає разом з іншими дистальними канальцями в збірну трубочку. З збірних трубочок сеча потрапляє в ниркову миску (фактично - розширений кінець сечоводу) і далі по сечоводу в сечовий міхур. З сечового міхура по сечівнику сеча через певні проміжки часу виводиться назовні. Корковаречовина містить всі клубочки і все покручені частини проксимальних і дистальних канальців. У мозковій речовині лежать петлі Генле і розташовані між ними збірні трубочки.
Освіта сечі. У нирковому клубочку вода і розчинені в ній речовини під дією артеріального тиску виходять з крові через стінки капілярів. Пори капілярів настільки малі, що затримують кров'яні клітини і білки. Отже, клубочок працює як фільтр, що пропускає рідину без білків, але з усіма розчиненими в ній речовинами. Ця рідина називається ультрафільтратом, клубочкової фільтратом, або первинної сечею; вона піддається обробці, проходячи через інші частини нефрона.
У людської нирці обсяг ультрафільтрату становить близько 130 мл в хвилину або 8 л на годину. Оскільки загальний обсяг крові у людини дорівнює приблизно 5 літрів, очевидно, що велика частина ультрафильтрата повинна всмоктатися назад в кров. Якщо припустити, що в організмі утворюється 1 мл сечі в хвилину, то залишилися 129 мл (більше 99%) води з ультрафильтрата необхідно повернути в кровотік, поки вони не стали сечею і не виведені з організму.
Ультрафильтрат містить багато цінних речовин (солі, глюкозу, амінокислоти, вітаміни та ін.), Які організм не може втрачати в значних кількостях. Більшість з них піддається зворотному всмоктуванню (реабсорбції) у міру того, як фільтрат проходить по проксимальним канальцям нефрона. Глюкоза, наприклад, реабсорбируется до тих пір, поки повністю не зникне з фільтрату, тобто поки її концентрація не наблизиться до нуля. Оскільки перенесення глюкози назад в кров, де її концентрація вище, йде проти градієнта концентрації, процес вимагає додаткової енергії і називається активним транспортом.
В результаті зворотного всмоктування глюкози і солей з ультрафильтрата концентрація розчинених в ньому речовин падає. Кров виявляється більш концентрованим розчином, ніж фільтрат, і «притягує» воду з канальців, тобто вода пасивно слідує за активно транспортуються солями. Це називається пасивним транспортом. За допомогою активного і пасивного транспорту 7/8 води і розчинених в ній речовин з вмісту проксимальних канальців всмоктуються назад, причому швидкість зменшення обсягу фільтрату досягає 1 л на годину. Тепер у внутріканальцевой рідини містяться в основному «шлаки», такі, як сечовина, але процес утворення сечі ще не закінчено.
Наступний сегмент, петля Генле, відповідає за створення дуже високих концентрацій солей і сечовини у фільтраті. У висхідному відділі петлі відбувається активний транспорт розчинених речовин, в першу чергу солей, в навколишнє тканинну рідину мозкової речовини, де в результаті створюється висока концентрація солей; завдяки цьому з спадного коліна петлі (проницаемого для води) частину води відсмоктується і відразу надходить в капіляри, тоді як солі поступово дифундують в нього, досягаючи найбільшої концентрації в вигині петлі. Цей механізм називається протитечійним концентрує механізмом. Потім фільтрат надходить в дистальні канальці, де за рахунок активного транспорту в нього можуть перейти і інші речовини.
Нарешті, фільтрат потрапляє в збірні трубочки. Тут визначається, яку кількість рідини буде додатково виведено з фільтрату, а отже, і яким буде остаточний обсяг сечі, тобто обсяг кінцевої, або вторинної, сечі. Даний етап регулюється наявністю або відсутністю АДГ в крові. Збірні трубочки знаходяться між численними петлями Генле і йдуть паралельно ім. Під дією АДГ їх стінки стають проникними для води. Оскільки концентрація солей в петлі Генле дуже висока, а вода має тенденцію слідувати за солями, вона фактично витягується з збірних трубочок, залишаючи розчин з високою концентрацією солей, сечовини та інших розчинених речовин. Цей розчин і є кінцева сеча. Якщо АДГ в крові відсутній, то збірні трубочки залишаються малопроникними для води, вода з них не виходить, об'єм сечі залишається великим і вона виявляється розлученою.
Нирки тварин. Здатність концентрувати сечу особливо важлива для тварин, у яких утруднений доступ до питної води. Кенгуровий щур, наприклад, живе в пустелі на південному заході США, виділяє сечу в 4 рази більше концентровану, ніж у людини. Значить, кенгуровий щур здатна виводити шлаки в дуже високій концентрації, використовуючи мінімальну кількість води.
Для морських тварин відсутність прісної води теж становить проблему, яка вирішується по-різному. Якщо люди, зазнавши аварію корабля і не маючи запасів прісної води, починають пити морську воду, вони лише прискорюють свою загибель, так як їх нирки не можуть вивести таку кількість солей. Тюлені і кити, яким прісна вода для пиття недоступна, мають дуже потужні за своєю концентрує здатності нирки, які виводять надлишок солей, одержуваних з морською водою. Можливо також, цим тваринам просто достатньо води, що надходить з їжею.
Нирки морських птахів (чайок, пінгвінів, альбатросів та ін.) Здатні концентрувати сечу ще менше, ніж нирки людини. Однак ці птахи можуть пити морську воду, так як у них є т.зв. сольові залози (розташовані на голові), які виводять надлишок солі, в основному хлорид натрію, у вигляді висококонцентрованого розчину, залишаючи досить води на інші фізіологічні потреби.
Кілька видів рептилій - морські черепахи, морські змії і галапагоська морська ігуана - також живуть у морській воді. Їх нирки не можуть виділяти сечу, більш концентровану, ніж плазма крові. Однак, як і морські птахи, вони використовують сольові залози.
Основні захворювання нирок. Ниркові камені - це відкладення солей в нирках, що утворюються при високій концентрації солей в сечі або підвищення кислотності сечі, тобто в умовах, що сприяють кристалізації солей. Основні типи каменів - оксалати, фосфати або урати. Дрібні камені (пісок) виходять через сечоводи, майже не завдаючи шкоди. Більші можуть застрявати в сечоводах, що супроводжується болісними болями (нирковими коліками). Ще більші камені залишаються в мисках, викликаючи біль, інфікування і порушення функції нирок. Споживання великої кількості води знижує ймовірність утворення каменів.
Ниркові камені видаляють хірургічним шляхом або методом літотрипсії (застосуванням ультразвукових хвиль для роздроблення каменів на дрібні фрагменти, які можуть бути виведені через сечоводи). Цей метод не завдає шкоди м'яких тканин нирок.
Ниркова недостатність та гемодіаліз. Безліч причин, наприклад ниркова інфекція або деструктивний процес при захворюваннях типу цукрового діабету, може привести до порушень функції нирок аж до ниркової недостатності. При хронічній нирковій недостатності відбувається порушення кислотно-лужної рівноваги і накопичення азотистих шлаків в крові, в першу чергу сечовини.
Що страждають хронічною нирковою недостатністю вдається лікувати за допомогою пересадки нирки - складного хірургічного втручання, для якого необхідно мати в розпорядженні відповідний донорський матеріал. Після операції проводиться тривала імунодепресивні терапія, що знижує ймовірність відторгнення трансплантатів.
Однак частіше хворих з нирковою недостатністю підтримують за допомогою гемодіалізу (штучної нирки). Його принцип полягає в тому, що кров з артерії (зазвичай з передпліччя) проходить через апарат штучної нирки і повертається в вену хворого. У приладі кров протікає через мікроскопічні канальці, оточені тонкою пластиковою мембраною. З іншого боку мембрани знаходиться діалізних рідина. Якби замість діалізної рідини канальці оточувала вода, то все розчинені в крові речовини - солі, цукор та інші - вимивалися б з плазми крові, тобто виходили б через мембрану в воду. Щоб уникнути цього, в якості діалізної рідини беруть розчин, що містить ті ж компоненти і в тих же концентраціях, що і плазма крові, однак речовини, що підлягають видаленню з плазми (наприклад, сечовина), в діалізної рідини відсутні. Під час гемодіалізу ці речовини виходять з плазми, так що в вену хворого повертається очищена кров. Гемодіаліз можна проводити роками. Регулярно відвідуючи діалізний центр, пацієнти продовжують вести нормальне життя.