Filtracja krwi w nefronie: Nazwa i proces
- Szczegóły
Nerka jest parzystym narządem leżącym w jamie brzusznej. U człowieka nerki znajdują się po obu stronach kręgosłupa, za żołądkiem i pod wątrobą.
Nefron to podstawowa jednostka strukturalno‑czynnościowa nerki.
Budowa Nefronu
Każda nerka zbudowana jest z około miliona mikroskopijnych jednostek, które nazywamy nefronami. Każdy nefron składa się kłębuszka nerkowego oraz dołączonego do niego kanalika nerkowego (nazywanego również cewką nerkową). Głównym elementem kłębuszka nerkowego są włosowate naczynia krwionośne, których ściany są tak zbudowane, aby służyły jako filtr dla przepływającej przez kłębuszek krwi.
Zasadniczą częścią nefronu jest ciałko nerkowe otoczone tzw. torebką Bowmana. Ciałko nerkowe zbudowane jest z sieci naczyń włosowatych (kłębuszka nerkowego) utworzonej przez tętniczki doprowadzające i odprowadzające (tzw. sieć dziwna).
Nefron jest złożony z dwóch najważniejszych struktur, którymi są ciałko nerkowe oraz kanalik nerkowy:
Przeczytaj także: Jak wilgotność wpływa na organizm?
- Ciałko nerkowe (ciałko Malpighiego): składa się z kłębuszka nerkowego (sieć dziwna) oraz torebki kłębuszka (torebka Bowmana). Ciałko nerkowe jest fragmentem nefronu, w którym zachodzi filtracja i powstaje mocz pierwotny, czyli osocze krwi, w którym nie są już obecne elementy morfotyczne i białka.
- Kanalik nerkowy: jest zbudowany z jednowarstwowego izopryzmatycznego nabłonka, który wykazuje zdolność do intensywnego transportowania związków organicznych oraz jonów. Kanalik dzieli się na trzy podstawowe części, którymi są: kanalik proksymalny, pętla nefronu oraz kanalik dystalny.
W skład kanalika nerkowego wchodzą następujące elementy: kanalik proksymalny kręty (kanalik bliższy, I rzędu), pętla Henlego, złożonej z ramienia wstępującego i zstępującego, kanalik dystalny kręty (kanalik dalszy, II rzędu).
Proces Filtracji Krwi
Pierwszy etap powstawania moczu, określany mianem filtracji, zachodzi w kłębuszku nerkowym. Tworzące kłębuszek nerkowy tętniczki doprowadzające mają większą średnicę niż tętniczki odprowadzające, dzięki czemu w kłębuszku utrzymuje się wysokie ciśnienie, które powoduje, że nagromadzona w nim krew napiera na ściany naczyń.
To z kolei skutkuje przesączeniem się płynnych składników krwi i substancji drobnocząsteczkowych do światła torebki Bowmana. Spadek ciśnienia krwi pociąga za sobą osłabienie procesu przesączania w kłębuszkach nerkowych, a gdy ciśnienie spadnie poniżej 40 mmHg, filtracja ustaje całkowicie, a mocz przestaje być wytwarzany (anuria).
Powstały w wyniku filtracji ultraprzesącz, zwany moczem pierwotnym, składa się w większości z wody. Pozostałą zaś jego część stanowią węglowodany, sole mineralne, mocznik i aminokwasy. Do moczu pierwotnego nie przenikają elementy morfotyczne krwi i większość białek osocza, które ze względu na swoje rozmiary nie są w stanie przeniknąć do światła torebki Bowmana.
Nefron w nerce odpowiada za przefiltrowanie przepływającej przez nerkę krwi. Filtrowanie krwi i powstanie moczu możliwe jest dzięki temu, jak zbudowany jest nefron. Budowa kłębuszka nerkowego pozwala na wygenerowanie wysokiego ciśnienia krwi, dzięki czemu płyn przemieszcza się ze światła naczyń krwionośnych do światła torebki Bowmana.
Przeczytaj także: Woda i dwutlenek węgla w procesach krasowych
Schemat przesączania kłębuszkowego obejmuje powstanie przesączu pierwotnego, a następnie - moczu ostatecznego. Z około 1200 ml krwi przepływających w ciągu minuty przez kłębuszek nerkowy powstaje około 80-120 ml przesączu i ta wielkość określana jest jako przesączanie kłębuszkowe GFR. Tak powstały filtrat określany jest mianem moczu pierwotnemu i podlega dalszym procesom resorpcji.
Powstały w kłębuszku nerkowym mocz pierwotny stanowi tak naprawdę przefiltrowaną krew pozbawioną elementów morfotycznych krwi i białka. Takie osocze zawiera zarówno zbędne metabolity, które powinny być usunięte z organizmu, jak i związki potrzebne organizmowi - sole mineralne, aminokwasy czy witaminy. Zbędne związki powinny trafić do moczu, dzięki czemu zostaną wydalone z organizmu, a związki potrzebne ulegają resorpcji zwrotnej, czyli są powtórnie wchłaniane do krwi.
I te przeciwstawne procesy zachodzą w obrębie kanalików nerkowych: w obrębie kanalików proksymalnych wchłaniane są jony potasu i sodu, wapnia, mocznika, aminokwasów oraz glukozy; dodatkowo dochodzi do wchłaniania zwrotnego wody, przez co objętość moczu pierwotnego zmniejsza się o około 70 proc., w obrębie pętli Henlego dochodzi do dalszego zagęszczania moczu dzięki wchłanianiu wody i chlorków, w obrębie kanalika dystalnego resorbowane są jony sodu, co idzie w parze z wydzielaniem do moczu jonów potasowych.
Powstały w nefronach filtrat przemieszcza się kanalikiem krętym dystalnym do cewki zbiorczej, a następnie do miedniczek nerkowych. I stąd mocz dociera ostatecznie do moczowodu, a następnie pęcherza moczowego. W ciągu doby powstaje około 170-180 litrów moczu pierwotnego i około półtora litra moczu ostatecznego.
Resorpcja i Sekrecja
Gdyby ostateczny skład moczu był taki sam jak skład moczu pierwotnego, dochodziłoby do utraty dużych ilości wody i substancji, które organizm mógłby jeszcze wykorzystać. Dlatego też w kolejnym etapie powstawania moczu dochodzi do resorpcji, czyli wchłaniania zwrotnego. Proces ten jest możliwy dzięki obecności gęstej sieci naczyń krwionośnych wokół kanalików i pętli Henlego.
Przeczytaj także: Czy rośliny oczyszczają powietrze?
W pierwszym odcinku kanalika nerkowego (kanaliku proksymalnym) zachodzi proces wchłaniania zwrotnego, określany jako resorpcja zwrotna obowiązkowa. Podczas tego procesu wchłaniane zwrotnie do krwi na drodze transportu aktywnego są: glukoza, aminokwasy, jony Na+ i K+, a na drodze transportu biernego: woda, jony Cl-, mocznik, kreatynina i inne substancje. Po przejściu przez kolejne odcinki kanalika krętego I rzędu, mocz pierwotny traci około 90% wody, jednak pomimo tak znacznej utraty wody pozostaje płynem izotonicznym w stosunku do osocza krwi.
Z kolei w odcinku kanalika nerkowego znajdującym się między jego częścią proksymalna a dystalną (w pętli Henlego) zachodzi intensywne wchłanianie wody, prowadzące do znacznego zagęszczanie moczu. W ten sposób powstaje mocz ostateczny zawierający już tylko wodę, związki azotowe, chlorki, jony Na+, siarczyny czy fosforany.
W kanalikach dystalnych, w zależności od aktualnego zapotrzebowania organizmu (w sytuacji występowania niedoborów), zachodzi proces resorpcji zwrotnej nadobowiązkowej, w wyniku którego do krwi wchłaniana jest dodatkowa ilość wody i jonów Na+. W czasie resorpcji mocz ulega zagęszczeniu i traci objętość.
Poza opisanym procesem resorpcji, w obrębie nefronu obserwowany jest proces odwrotny polegający na wydzielaniu (sekrecji) różnych substancji przez komórki nabłonkowe kanalików nerkowych do ich światła. Podobnie jak w przypadku wchłaniania zwrotnego sekrecja może mieć charakter bierny lub aktywny. Do związków wydzielanych biernie do światła kanalików nerkowych należą sole amonowe i słabe kwasy (np. kwas salicylowy). Związki te wydzielane są w celu przeciwdziałania nadmiernym zmianom pH moczu pierwotnego. Z kolei aktywnie wydzielane są do światła kanalików takie związki jak kreatynina, hormony steroidowe oraz niektóre związki o charakterze egzogennym, np. leki zaliczane do antybiotyków (penicylina, sulfonamidy).
Zaburzenia Pracy Nefronów
Istnieje wiele schorzeń obejmujących nefron. Funkcje nefronów ulegają zaburzeniu i stopniowo kolejne nefrony przestają prawidłowo działać. Początkowo zaburzenie funkcji nefronów nie pogarsza funkcjonowania nerek, gdyż pozostałe nefrony pracują intensywniej, przejmując funkcje zniszczonych nefronów. Dopiero, gdy ilość nefronów spadnie o około 60 proc., zaobserwować można spadek wartości GFR i wzrost wartości kreatyniny we krwi.
Przyczyny zaburzeń w funkcjonowaniu nefronów mogą być następujące:
- powstanie kamieni nerkowych gromadzących się w miedniczce nerkowej (choroby śródmiąższowe nerek),
- infekcje bakteryjne nerek (choroby kłębuszkowe nerek),
- zmiany nowotworowe w obrębie nerek i układu moczowego,
- powstawanie torbieli w miąższu nerkowym,
- uszkodzenie kłębuszków nerkowych w przebiegu cukrzycy lub nadciśnienia,
- schorzenia autoimmunologiczne, w przebiegu których atakowane są kłębuszki nerkowe (np. zespół Goodpasture’a czy toczeń układowy).
tags: #element #nefronu #filtracja #krwi #nazwa
