Filtracja Kłębuszkowa: Budowa Kapilary i Schemat Procesu
- Szczegóły
Zadania układu moczowego u człowieka są dwojakiego rodzaju. Po pierwsze, ma on za zadanie usuwanie z organizmu zbędnych produktów przemian metabolicznych oraz wszelkich substancji szkodliwych dla organizmu. Drugim jego zadaniem jest utrzymywanie stałego składu i odpowiednich stężeń płynów ustrojowych.
Budowa Układu Moczowego
Układ moczowy człowieka składa się z parzystych narządów - z lewej i prawej nerki, które wytwarzają mocz. Od nerek odchodzą moczowody, którymi mocz z nerek trafia do pęcherza moczowego.
Nerka - Budowa i Funkcja
Nerka swoim kształtem przypomina ziarenko fasoli. Nerki leżą wzdłuż kręgosłupa, symetrycznie po obu jego stronach. Miąższ nerki dzieli się na dwie wyraźnie różne warstwy. Obwodowo położona jest warstwa korowa nerki, a wewnątrz nerki znajduje się warstwa rdzeniowa nerki. Nerka jest więc zbudowana z rdzenia i kory. Kora ma wyraźnie jaśniejszą, jasnoczerwoną barwę, natomiast rdzeń (medulla renis) jest niebieskawo-czerwony.
Rdzeń ma formę kilku (między 10 a 20) piramid nerkowych (łac. pyramides renales). Każda piramida ma swoją podstawę (łac. Basis pyramidis), która jest ułożona od strony kory nerki. Piramida jest zakończona zaokrąglonym wierzchołkiem, tak zwaną brodawką nerkową (łac. Papilla renalis), która jest objęta przez kielich nerkowy mniejszy. Przez wnętrze każdej piramidy przebiegają kanaliki równolegle wobec siebie ułożone, tak zwane cewki nerkowe (łac. Tubuli renales). Są one wewnątrznerkowymi drogami wyprowadzającymi mocz do nerkowych kielichów.
Cewki biegnące przez piramidę kończą się tak zwanymi otworami brodawkowymi (łac. Foramina papillaria), które znajdują się na szczycie wierzchołków piramid nerkowych. Powierzchnia nerki pokryta otworami brodawkowymi nazywana jest polem sitowym (łac. Area cribrosa). Z każdej brodawki mocz spływa do kielicha nerkowego. Przedłużeniem rdzenia nerki są jasne, drobne prążki (łac. Pars radiata), które biegną w głąb kory nerki od podstawy piramidy nerkowej. Prążki te budują promienistą część kory (łac. pars radiata). Kora nerek wnika pomiędzy piramidy nerkowe tworząc tak zwane słupki nerkowe (łac. columnae renales). W korze nerkowej widać niewielkie, liczne twory, punkciki, tak zwane ciałka nerkowe, które są początkiem części wydzielniczej nerek i stanowią tak zwaną skłębioną część nerki. Piramida razem z otaczającą ją bezpośrednio korą nerki tworzy płat nerkowy (łac.
Przeczytaj także: Definicja i pomiar filtracji kłębuszkowej
W nerce produkowane są hormony nerkowe, które są wydzielane bezpośrednio do układu krwionośnego, np. renina - enzym, który stymuluje zwiększenie tworzenia angiotensyny we krwi.
Moczowód, Pęcherz Moczowy i Cewka Moczowa
Moczowód to parzysty przewód, długości około 28-34 cm u dorosłego człowieka, który łączy miedniczki nerkowe z pęcherzem moczowym. Moczowód biegnie zaotrzewnowo, w dół, ku miednicy mniejszej i krzyżuje się ze wspólnymi naczyniami biodrowymi. Moczowody wchodzą do pęcherza moczowego przebijając skośnie jego ścianę, tworząc ujście moczowodów, które zamyka fałd błony śluzowej. Ściany moczowodu są trzywarstwowe.
Pęcherz moczowy (łac. vesica uninaria) to worek mięśniowy będący zbiornikiem moczu. Leży on za spojeniem łonowym, w miednicy mniejszej. Nie wychodzi poza spojenie łonowe o ile jest pusty, mając wtedy wielkość cytryny. Jednak wypełniony, dzięki pewnej rozciągliwości, przyjmuje kształt gruszkowaty i wystaje poza spojenie łonowe do jamy brzusznej. Jego pojemność jest osobniczo zróżnicowana, średnio 700 cm³. Ściana pęcherza jest trzywarstwowa.
Cewka żeńska (Urethra feminina) to krótki, szeroki przewód o średnicy od 5 do 7 mm i długości od 3 do 5 cm. Cewka zaczyna się wewnętrznym ujściem w ścianie pęcherza moczowego a kończy się zewnętrznym ujściem do przedsionka pochwy. Wyściela ją wewnątrz błona śluzowa, która po części, na swoim początku, jest pokryta przejściowym nabłonkiem. Cewka moczowa u kobiet ma za zadanie wyłącznie wyprowadzanie moczu na zewnątrz z pęcherza moczowego.
Cewka męska (Urethra masculina) biegnie od ujścia wewnętrznego w pęcherzu moczowym do zewnętrznego ujścia na prąciu. Jej długość u dorosłego mężczyzny wynosi średnio od 17,5 do 20 cm i zwiększa się przy wzwodzie. Składa się z części sterczowej (około 3 cm), błoniastej (około 2 cm) i gąbczastej (około 10-15 cm). Cewka moczowa męska ma różną średnicę na różnych odcinkach, najszersza jest w części sterczowej, a najwęższa w części błoniastej.
Przeczytaj także: Webber AP8400 - wymiana filtrów
Proces Powstawania Moczu
Mocz powstaje w wyniku szeregu następujących po sobie zjawisk:
- Filtracja - powstanie moczu pierwotnego w wyniku wstępnego przefiltrowania krwi i oddzielenia od niej "odpadów".
- Resorpcja - zwrotne wchłanianie z moczu pierwotnego wody i substancji potrzebnych organizmowi, których nie powinien wraz z moczem tracić. Mocz jest znacznie zagęszczany, traci na swojej objętości.
- Sekrecja - wydzielanie kolejnych substancji toksycznych z nerek do tworzącego się moczu.
Kolejno filtracja, resorpcja oraz sekrecja powodują powstanie moczu ostatecznego.
Filtracja Kłębuszkowa - Szczegółowy Opis
Etap filtracji (przesączania) jest nieselektywnym procesem, który zachodzi między naczynkami włosowatymi kłębuszka nerkowego a ścianką torebki Bowmana. Dzięki dużemu ciśnieniu krwi płynącej przez naczynia włosowate kłębuszka nerkowego do wnętrza torebki Bowmana wtłaczane jest około 10% osocza krwi. Nerki filtrują więc bardzo dużo osocza krwi. O stopniu jego wydajności decydują różne czynniki.
Filtracja może sprawnie przebiegać dzięki różnicy ciśnień w naczyniach włosowatych kłębuszka nerkowego a innych kapilarach. Naczynia włosowate kłębuszka nerkowego mają wyższe ciśnienie hydrostatyczne, co jest spowodowane dużemu oporowi przepływowemu, jaki mają doprowadzające tętniczki (mają one mniejszą średnicę niż tętniczki odprowadzające). Innym czynnikiem wpływającym na przebieg filtracji jest to, że naczynia włosowate w kłębuszkach nerkowych są gęsto uplecione i tworzą dużą powierzchnię dla filtracji. Poza tym naczynia włosowate w kłębuszkach nerkowych mają dużą przepuszczalność, co ułatwia filtrację.
Ścianę kapilary tworzy płaski nabłonek, pomiędzy jego komórkami są bardzo liczne perforacje, małe otworki umożliwiające przepuszczanie substancji. Barierą filtracyjną są ściany naczyń włosowatych oraz błona, która okrywa szczeliny między podocytami. Bariera ta nie pozwala na przejście krwinek i płytek krwi, ograniczając też znacznie przejścia białek z osocza. Barierę filtracyjną mogą pokonać jedynie cząsteczki osocza krwi o bardzo małych rozmiarach. Przechodzą przez nią cząsteczki glukozy, mocznik, aminokwasy, jony sodu, potasu oraz chlorkowe i tworzą filtrat.
Przeczytaj także: Optymalne rozcieńczenie bimbru
W czasie minuty przez nerki przepływa mniej więcej 1200 ml krwi, czyli około 25% objętości krwi wyrzucanej w czasie minuty przez serce. Średnio 20% objętości osocza przepływającego przez kłębuszek nerkowy zostaje przesączona do przesączu kłębuszkowego, a reszta osocza wydostaje się z kłębuszka za pomocą tętniczek odprowadzających.
Aby mocz mógł się wytwarzać konieczne jest odpowiednie ciśnienie krwi, jaka dopływa do kłębuszków naczyniowych. Ciśnienie krwi w ciałkach nerkowych to mniej więcej 50 mm Hg. Jest ono tak wysokie dzięki kilku mechanizmom. Po pierwsze węższe światło tętniczki odprowadzającej w kłębuszku nerkowych a szersze tętniczki doprowadzającej zwiększa ciśnienie krwi - powstaje nadciśnienie hydrostatyczne. Naczynia kłębuszka są cieniutkie i przepuszczają płynne składniki osocza.
Z litra krwi, która przepływa w ciągu minuty przez nerkę, około 15% objętości przesącza się do kanalików nerkowych w postaci przesączu - moczu pierwotnego, nazywanego też ultrafiltratem. Jest on izotoniczny w stosunku do krwi. Gdyby utrata wody wraz z moczem nie była ograniczana, w ciągu godziny moglibyśmy stracić całą pulę wody, jaka jest w organizmie. Jeżeli dochodzi do spadku ciśnienia krwi (do niższego niż 40mmHg), to ustaje filtracja w kłębuszka. Następuje wówczas tak zwana anuria = bezmocz. Anuria jest groźnym zaburzeniem.
Nerki działają jak filtry, które dbają o oczyszczanie krwi z toksyn i zbędnych substancji takich jak kreatynina, mocznik oraz kwas moczowy, nadmiar sodu i potasu. Nerki oczyszczają organizm również z substancji obcych, na przykład z pochodnych leków. Dzięki pracom nerek w organizmie zostaje zachowana równowaga stężeniowa. Ważne jest, aby w organizmie był utrzymany stały poziom stężenia wielu substancji.
Przez nerki płynie około jedna czwarta krwi wyrzucanej w każdym skurczem serca ( około 1,2 l. minutę). Krew trafia w pierwszym rzędzie do tętniczek doprowadzających, nimi płynie do naczyniowych splotów ciałek nerkowych. W ciałku nerkowym ponad 20% osocza, jakie przez nie przepływa, dzięki ciśnieniu hydrostatycznemu krwi jest przesączana do torebki ciałka nerkowego. Tworzy się w ten sposób mocz pierwotny. W ciągu minuty przez nerki przepływa 700 ml krwi, z czego 120 ml przechodzi do torebek ciałek Bowmana. Reszta jest odprowadzana z powrotem do krwiobiegu poprzez tętniczki odprowadzające. Tętniczka rozgałęzia się na sieć drobnych naczyń włosowatych. Te z kolei oplatają kanaliki nefronu. Kanaliki nefronu łączą się i przechodzą w układ żylny.
Resorpcja i Sekrecja w Kanlikach Nerkowych
Mocz pierwotny, powstały dzięki wstępnemu przesączeniu krwi w kłębuszkach nerkowych, przepływa do układu kanalików nerkowych, w których dzięki resorpcji zwrotnej i sekrecji zostaje przekształcony w mocz ostateczny. Resorpcja zwrotna zabezpiecza organizm przed wydaleniem za dużej ilości wody i innych substancji. Resorpcja pozwala na zachowanie w organizmie równowagę płynów ustrojowych. W czasie tworzenia się moczu ostatecznego do krwi są oddawane aminokwasy i glukoza.
W ciągu dnia kanaliki resorbują ponad 1200 gram soli i 250 gram glukozy. Wchłanianie ułatwia odpowiednia struktura jednowarstwowego nabłonka, który wyściela kanaliki nerkowe. Jest on zaopatrzony w liczne mikrokosmki, dzięki czemu znacznie zwiększa się powierzchnia resorpcyjna. Kanaliki kręte 1 rzędu odpowiadają za resorpcję zwrotną około 65% moczu pierwotnego. W kanalikach krętych wchłonięciu zwrotnemu ulegają między innymi jony sodu, potasu i chlorków, witaminy i cząsteczki glukozy. Są one transportowane zwrotnie albo przez dyfuzję prostą albo za pomocą transportu aktywnego. Dalsza resorpcja odbywa się już w obrębie pętli Henlego oraz w kanalikach krętych 2 rzędu. Kanaliki nerkowe wchłaniają zwrotnie do organizmu z moczu te wszystkie substancje, które są jeszcze organizmowi potrzebne, przede wszystkim wodę, białka i glukozę.
Najwyższe tempo resorpcji nazywane jest maksimum kanalikowym. Dla glukozy u dorosłego człowieka maksimum kanalikowe przyjmuje wartość 320 mg/min. W normalnej sytuacji, bez żadnych zaburzeń w funkcjonowaniu organizmu, przez kanaliki nerkowe przepływa maksymalnie 125 mg/l. Glukoza jest więc w całości resorbowana zwrotnie z moczu do organizmu. Jednak przy zaburzeniach metabolicznych albo zaburzeniach w pracy nerek w moczu ostatecznym może znaleźć się glukoza. Każda substancja oprócz maksimum kanalikowego ma wyznaczany tak zwany próg nerkowy.
W kanalikach zachodzi resorpcja zwrotna, dzięki czemu z przesączu kłębkowego, po zagęszczeniu powstaje mocz ostateczny. Oprócz mechanizmu filtracji zachodzącej w kłębuszkach nerkowych jest inny mechanizm wydalania przez nerki substancji zbędnych organizmowi. Normalnie z moczu pierwotnego resorbowana jest cała glukoza. Dochodzi jednak do glikozurii, czyli do wydalania glukozy w moczu, jeżeli we krwi stężenie glukozy przekroczy wartość progową. Wartość progowa dla glukozy wynosi około 1,8 g/l. Jeżeli zostanie ona przekroczona kanaliki nerkowe nie potrafią zresorbować całej zawartości glukozy w moczu pierwotnym. Podobnie jak w przypadku resorpcji glukozy rzecz się ma przy resorpcji aminokwasów.
Skład i Właściwości Moczu Ostatecznego
Jak widać w przedstawionym wyżej opisie powstawania moczu skład moczu ostatecznego jest na wiele sposobów regulowany tak, aby nie zostało z organizmu wydalone nic, co jest mu do prawidłowego funkcjonowania potrzebne. Mocz ostateczny w 96% jest wodą, w której rozpuszczone są pozostałe jego składniki. 2,5% to azotany powstałe przy metabolizmie prowadzonym w organizmie (przede wszystkim mocznik). 1,5% moczu stanowią inne substancje, głównie sole mineralne i barwniki żółciowe. Od ilości barwników żółciowych zależy barwa i zapach moczu. Jeżeli człowiek jest zdrowy, jego mocz jest całkowicie pozbawiony drobnoustrojów. Właściwość tą wykorzystywano nawet przemywając rany moczem. Mocz ulega bardzo szybkiemu rozkładowi. Bakterie rozkładają go na amoniak i inne związki pochodne. Amoniak jest substancją drażniącą skórę.
Mocz u osoby zdrowej jest klarowny, pozbawiony wszelkiej mętności. Mocz powinien być płynem bezzapachowym, o lekko żółtawym zabarwieniu od jasnosłomkowego kolory poczynając ( intensywność barwy zależy od ilości barwników). Ciśnienie osmotyczne ostatecznego moczu jest wyższe od ciśnienia osmotycznego krwi. Jego ciężar właściwy waha się najczęściej pomiędzy 1015 a 1020 = 1,015 - 1,020. Największa skala wahań ciężaru właściwego moczu mieści się pomiędzy 1002 a 1040 =1,002 a 1,040. PH moczu jest zazwyczaj lekko kwaśne.
Mocz zawiera w sobie końcowe produkty przemiany materii w postaci substancji azotowych, które powstały przy metabolizmie białek. Mocz ludzki zawiera największe ilości mocznika (2%) i znacznie mniejsze ilości amoniaku czy kwasu moczowego. Wśród składników nieorganicznych zawartych w moczu najwięcej jest kationów sodu. Są też, choć w mniejszej ilości, jony magnezu, potasu oraz wapnia. Jeżeli chodzi o aniony, to najwięcej w moczu jest anionów chlorkowych. W moczu są niewielkie ilości innych substancji, na przykład hormonów czy czasami glukoza.
Mechanizm Wzmacniacza Przeciwprądowego
Zwrotne wchłanianie z moczu zaczyna się w pierwszorzędowych kanalikach nerkowych a kończy się w cewce moczowej. Bilans resorpcji wygląda często tak, że z 1500 litrów moczu pierwotnego powstaje ostatecznie niecałe dwa litry moczu ostatecznego. Wymaga to bardzo sprawnego mechanizmu resorpcji zwrotnej wody i substancji potrzebnych organizmowi z przesączu, jaki powstaje pierwotnie w nerkach. Jest tak dzięki tak zwanemu wzmocnieniu przeciwprądowemu, w którym najważniejszą rolę odgrywa pętla Henlego.
Komórki budujące ramię zstępujące pętli Henlego aktywnie transportują jony sodu do około kanalikowej przestrzeni. Prowadzi to do zwiększenia stężenia sodu w miąższu nerki. Im dłuższa jest pętla Henlego tym bardziej rośnie stężenie sodu w miąższu nerki. Dzięki temu w ramieniu zstępującym dochodzi do osmozy: odzyskiwana jest woda. Mocz przepływa do góry w ramieniu wstępującym pętli. Ramię wstępujące jednak nie przepuszcza wody. Woda jest w dużym stężeniu w około kanalikowej przestrzeni nerki a sód może dyfundować do wnętrza kanalika. Ramię zstępujące pętli sąsiaduje z naczyniem krwionośnym, które wchłania nadmiary wody i sodu. W ten sposób działa mechanizm wymiennika przeciwprądowego nerki.
Im więcej spożywamy płynów tym bardziej rozcieńczony jest mocz, który wydalamy. Stężenie moczu znacznie wzrasta przy niedoborze uzupełniania płynów w organizmie. To na ile stężony mocz wytwarzają nerki jest zależne od ilości soli mineralnych w ich rdzeniu, w płynie międzykomórkowym rdzenia. Sól jest resorbowana z moczu, który przepływa przez kanaliki nerkowe.
Podsumowanie Składu Moczu
Poniższa tabela przedstawia przybliżony skład moczu ostatecznego:
| Składnik | Procentowa zawartość |
|---|---|
| Woda | 96% |
| Azotany (głównie mocznik) | 2,5% |
| Inne substancje (sole mineralne, barwniki żółciowe) | 1,5% |
tags: #filtracja #klebuszkowa #budowa #kapilary #schemat
