Нефрон как структурно функциональная единица почки

От работы почек в организме зависит многое: и то, насколько успешно будет поддерживаться водный и электролитно-солевой баланс, и то, как будут выводиться отработанные продукты метаболизма. О том, как функционируют, органы мочевыделения, и как называется основная структурная единица почки читайте в нашем обзоре.

Как устроен нефрон

Основной анатомо-физиологической единицей почки является нефрон. За сутки в этих структурах происходит образование до 170 л первичной урины, ее дальнейшее сгущение с реабсорбцией (обратным всасыванием) полезных веществ и, наконец, выделение 1-1,5 л конечного продукта метаболизма – вторичной мочи.

Сколько нефронов насчитывается в организме? По данным учёных, это число составляет около 2 миллионов. Общая площадь выделительной поверхности всех структурных элементов правой и левой почки составляет 8 квадратных метров, что втрое больше площади кожи. При этом одновременно работают не более трети нефронов: это создаёт высокий резерв для мочевыделительной системы и позволяет организму активно функционировать даже с одной почкой.

Итак, из чего же состоит главный функциональный элемент в мочевыделительной системе человека? Нефрон почки включает:

• почечное тельце – в нем происходит фильтрация крови и образование разбавленной, или первичной мочи;
• система канальцев – часть, отвечающая за реабсорбцию нужных организму и секрецию отработанных веществ.

Почечное тельце

Строение нефрона сложное и представлено несколькими анатомо-физиологическими единицами. Начинается он с почечного тельца, которое также состоит из двух образований:

• почечные клубочки;
• капсулы Боумена-Шумлянского.

В клубочках содержится несколько десятков капилляров, которые получают кровь от восходящей артериолы. В газообмене эти сосуды не участвуют (после прохождения через них насыщенность крови кислородом практически не меняется), однако по градиенту давления осуществляют фильтрацию жидкости и всех растворенных в ней компонентов в капсулу.

Физиологическая скорость прохождения крови через клубочки почек (СКФ) составляет 180-200 л/сутки. Другими словами, за 24 часа весь объем крови в организме человека проходит через клубочки нефронов 15-20 раз.

В капсулу нефрона, состоящую из внешнего и внутреннего листков, поступает прошедшая через фильтр жидкость. Через мембраны клубочков свободно проникают вода, ионы хлора и натрия, аминокислоты и протеины массой до 30 кДа, мочевина, глюкоза. Таким образом, в пространство капсулы поступает по сути жидкая часть крови, лишённая крупных молекул белка.

Почечные канальцы

Во время микроскопического исследования можно заметить наличие в почке множества канальцевых структур, состоящих из элементов с различным гистологическим строением и выполняемыми функциями.

В системе канальцев нефрона почки выделяют:

• проксимальный каналец;
• петлю Генле;
• дистальный извитой каналец.

Проксимальный каналец – самая вытянутая и протяженная часть нефронов. Его основная функция – транспорт отфильтрованной плазмы в петлю Генле. Кроме того, в нем происходит обратное всасывание воды и электролитных ионов, а также секреция аммиака (NH3, NH4) и органических кислот.

Петля Генле – отрезок части пути, соединяющего два типа канальцев (центральные и краевые). В ней происходит реабсорбция воды и электролитов в обмен на мочевину и переработанные вещества. Именно в этом отделе осмолярность урины резко возрастает и достигает 1400 мОсм/кг.

В дистальном отделе транспортные процессы продолжаются, и на выходе образуется концентрированная вторичная моча.

Собирательные трубки

Собирательные трубки находятся в околоклубочковой зоне. Они отличаются наличием юкстагломерулярного аппарата (ЮГА). Он, в свою очередь, состоит из:

• плотного пятна;
• юкстагломерулярных клеток;
• юкставаскулярных клеток.

В ЮГА происходит синтез ренина – важнейшего участника ренин-ангиотензиновой системы, которая контролирует артериальное давление. Кроме того, собирательные трубки являются конечной частью нефрона: в них поступает вторичная моча из множества дистальных канальцев.

Классификация нефронов

В зависимости от того, какой структурной и функциональной особенностью нефроны обладают, они делятся на:

• корковые;
• юкстагломерулярные.

В корковом слое почек находится два типа нефронов – суперфициальные и интракортикальные. Первые малочисленны (их количество менее 1%), расположены поверхностно и имеют небольшой объём фильтрации. Интракортикальные нефроны составляют большую часть (80-83%) основной структурной единицы почек. Они располагаются в центральной части коркового слоя и осуществляют практически весь объем происходящей фильтрации.

Общее число юкстагломерулярных нефронов не превышает 20%. Их капсулы располагаются на границе двух почечных слоев – коркового и мозгового, а петля Генле спускается к лоханке. Такой вид нефронов считается ключевым для способности почек концентрировать урину.

Физиологические особенности работы почек

Подобное сложное строение нефрона позволяет обеспечить высокую функциональную активность почек. Попадая по афферентным артериолам в клубочек, кровь подвергается процессу фильтрации, при котором белки и крупные молекулы остаются в сосудистом русле, а жидкость с растворенными в ней ионами и прочими мелкими частицами попадает в капсулу Боумена-Шумлянского.

Затем отфильтрованная первичная моча поступает в систему канальцев, где происходит реабсорбция в кровь жидкости и необходимых организму ионов, а также секреция переработанных веществ и продуктов метаболизма. В конечном итоге образованная вторичная моча по собирательным трубкам поступает в малые почечные чашечки. На этом процесс мочеобразования заканчивается.

Роль нефронов в развитии ПН

Доказано, что после 40-летнего рубежа у здорового человека ежегодно отмирает около 1% от всех функционирующих нефронов. Учитывая огромный «запас» структурных элементов почки, этот факт не слишком отражается на здоровье и самочувствии даже после 80-90 лет.

Помимо возраста, к причинам гибели клубочков и системы канальцев относится воспаление почечной ткани, инфекционно-аллергические процессы, острые и хронические интоксикации. В случае, если объем отмерших нефронов превышает 65-67% от общего объёма, у человека развивается почечная недостаточность (ПН).

ПН – патология, при которой почки оказываются неспособными фильтровать и образовывать мочу. В зависимости от основного причинного фактора выделяют:

• острую, ОПН – внезапную, но часто обратимую;
• хроническую, ХПН – медленнопрогрессирующую и необратимую.

Таким образом, нефрон является целостной структурной единицей почки. Именно в нем происходит процесс мочеобразования. В нем находятся несколько функциональных элементов, без четкой и слаженной работы которых работа системы мочевыделения была бы невозможна. Каждый из почечных нефронов не только обеспечивает постоянную фильтрацию крови и способствует мочеобразованию, но и позволяет своевременно проводить очистку организма и поддерживать гомеостаз.

pochkizdrav.ru

Строение нефрона

Нефрон-структурно-функциональная единица почки, которая имеет внушительный запас прочности. Такой резерв возможен только благодаря тому, что одновременно функционирует только 1/3 часть нефронов. Поэтому человек может продолжать жить даже после удаления одной из почек.

Единица почки очищает артериальную кровь, которая поступает в орган по приносящей артерии. Отведение очищенной крови происходит по отводящей артерии. Поскольку в поперечном сечении приносящая артерия больше отводящей, в почках образуется перепад давления.

Как называется структурная единица почек, мы разобрались. Осталось понять строение нефрона. Он состоит из следующих отделов:

1. Нефрон начинается в корковом почечном слое с капсулы Боумена. Она располагается над капиллярным узлом артериолы.
2. Капсула Боумена сообщается с ближайшим канальцем. Этот каналец проникает в мозговое вещество. Это и есть ответ на вопрос – назовите, в какой части органа локализуются капсулы почечных нефронов.
3. Дальше этот каналец трансформируется в петлю Генле. Она состоит из двух отрезков – проксимального и дистального, первый из которых считается начальным.
4. Окончанием почечного нефрона является то место, где образуется собирательная трубка. В неё поступает вторичная урина из функционирующих нефронов.

Если вы только перечислите составляющие части нефрона, но не будете понимать особенности их функционирования, то ваше понимание функциональной единицы почек будет неполным. Так, учитывая состав нефрона, можно подробно описать функции каждого отдела этой функциональной единицы.

Капсула

Вокруг капиллярного клубочка собраны клетки подоциты. Они окружают клубок, словно шапочка. Это образование принято называть тельцем почек. В поры почечного тельца проникает физиологическая жидкость, оказывающаяся в капсуле Боумена. В этом месте формируется инфильтрат, то есть продукт фильтрации плазмы крови.

Проксимальный каналец

Проксимальным канальцем называют часть нефрона, которая покрыта с внешней стороны базальной мембраной. При этом с внутренней стороны эпителиального слоя находятся микроворсинки. Они, словно щётка, выстилают внутреннюю поверхность канальца на протяжении всей его длины.

Базальная мембрана с внешней стороны канальца образует множественные складки. При наполнении этой части органа складки разглаживаются. В этот момент сам каналец становится округлым в поперечном сечении, а его эпителий значительно утолщается. Если жидкость в канальце отсутствует, то его поперечник сужается, а клетки имеют призматическую форму.

Среди основных функций канальцев можно назвать реабсорбцию следующих веществ:

• воды;
• ионов магния, калия, кальция и хлора;
• натрия – 85 %;
• солей сульфатов, фосфатов и бикарбонатов;
• соединений витаминов, белков, глюкозы и креатинина.

Дальше из канальцев вещества и соединения проникают в кровеносные сосуды, густо оплетающие его. На этом участке функциональной единицей почки в просвет канальца всасываются:

• желчные кислоты;
• мочевая, щавелевая и парааминогиппуровая кислота;
• адреналин;
• гистамин;
• тиамин;
• ацетилхолин.

Важно: через полость почечного канальца транспортируются лекарственные соединения, а именно фуросемид, пенициллин, атропин и пр. Также в этом месте происходит расщепление гормонов (гастрина, инсулина, пролактина и др.), в результате чего их концентрация в кровяной плазме снижается.

Петля Генле

Структурно-функциональной единицей почки является нефрон. На следующем участке он состоит из начального отдела петли Генле. Почечный каналец трансформируется в нисходящий участок петли, спускающейся в мозговое вещество. А восходящий отрезок этой петли поднимается в корковый слой, приближаясь к капсуле Боумена.

По внутреннему устройству петля на начальном этапе не сильно отличается от устройства проксимального канальца. Постепенно просвет этой петли сужается. В этом просвете фильтруется Na, попадая в межтканевую жидкость, которая теперь считается гипертонической. Это важно для функционирования собирательных трубочек – из-за высокого содержания соли в омывающей физиологической жидкости в трубочках происходит всасывание воды. Затем начинается расширение восходящего участка петли, который трансформируется в каналец дистальный.

Дистальный каналец

Дистальными канальцами являются более короткие участки, состоящие из низких эпителиальных клеток. Внутреннюю поверхность канала уже не выстилают ворсинки. С внешней стороны по-прежнему присутствует складчатая базальная мембрана. В этой части нефрон, как структурная единица почки, функционирует по принципу реабсорбции воды, натрия, а также выделяет в просвет ионы аммиака и водорода.

Разновидности нефронов

То, что структурной и функциональной единицей почки является нефрон, вы теперь знаете. Но, оказывается, есть несколько разновидностей нефронов, отличающихся функциональным назначением и особенностями строения:

1. Юкстамедуллярные.
2. Корковые, а именно интракортикальные и суперфициальные.

Корковые

В корковом почечном слое расположено два вида нефронов. Из них на долю суперфициальных приходится только 1 %. Их отличия – низкий объём фильтрации, укороченная петля Генле, поверхностная локализация клубочков в корковом слое.

На долю интракортикальных нефронов приходится 80 %. Они локализуются в средней части коркового слоя. Эти нефроны выполняют основные функции по фильтрации урины. При этом кровь в таких нефронах протекает под высоким давлением. Это связано с расширением приводящей артерии.

Юкстамедуллярные

Это небольшая группа нефронов, на долю которой приходится только 20 %. Большая часть нефрона расположена в мозговом слое, а капсула находится на границе мозгового вещества и коркового слоя. У таких нефронов петля Генле опускается практически до почечной лоханки.

Эти нефроны важны для концентрирующей функции почек, то есть способности органа концентрировать мочу. У данной разновидности нефронов самая длинная петля Генле, а отводящая и приносящая артерии имеют одинаковый диаметр.

Функции почечных нефронов

Поскольку нефрон является функциональной единицей органа, главные задачи этого органа следующие:

• регулировка тонуса сосудов;
• концентрирование мочи;
• контроль над кровяным давлением.

Процесс формирования урины состоит из нескольких этапов:

1. В почечных клубочках происходит фильтрация кровяной плазмы, поступающей в орган по артериям. В результате образуется первичная урина.
2. Из полученного фильтрата реабсорбируются полезные вещества.
3. Происходит концентрация урины.

Функции корковых нефронов

Главная задача данных почечных нефронов – формирование мочи и реабсорбция важных и полезных веществ и соединений – аминокислот, белков, глюкозы, минералов, гормонов. Эти нефроны являются участниками процесса фильтрации мочи и реабсорбции, поскольку имеют некоторые особенности кровоснабжения. Все реабсорбированные полезные вещества и соединения моментально поступают в кровь посредством капиллярной сети отводящей артерии, которая расположена рядом.

Функции юкстамедуллярных нефронов

Главная задача этих элементов почки состоит в концентрации урины. Это достигается за счёт некоторых особенностей транспортировки крови через отводящую артерию. Артерия не проходит через узел капилляров, а сразу впадает в венулы, которые трансформируются в вены.

Важно: данная разновидность нефронов участвует в образовании веществ, регулирующих давление крови. Комплекс этих нефронов вырабатывает ренин, который нужен для образования особого сосудосуживающего вещества – ангиотензина 2.

Функциональные нарушения в деятельности нефронов

Если в работе нефронов происходят сбои, то это отражается на деятельности всех органов и систем. Среди расстройств, которые образуются из-за дисфункции нефронов, можно назвать такие нарушения:

• водного и солевого равновесия;
• кислотности;
• метаболизма.

Все болезни, которые формируются на фоне нарушения транспортирующей деятельности нефронов, принято называть тубулопатиями. Среди них выделяют следующие разновидности:

1. Первичные тубулопатии возникают на фоне врождённых дисфункций нефронов.
2. Вторичные формы недуга возникают из-за приобретённых нарушений транспортирующей деятельности органа.

Распространёнными причинами возникновения вторичной тубулопатии является повреждение нефрона на фоне токсического поражения организма, злокачественных новообразований или отравления тяжёлыми металлами. По месту локализации все тубулопатии делятся на дистальные и проксимальные в зависимости от того, какие канальцы поражены (дистальные или проксимальные).

lecheniepochki.ru

helpiks.org

Общая информация

Так именуется одна из функциональных единиц почки (один из её элементов). Нефронов в органе не менее 1 миллиона, и вместе они образуют слаженно действующую систему. Благодаря своему строению нефроны позволяют осуществлять фильтрацию крови.

Почему – крови, ведь общеизвестно, что почки производят мочу?
Мочу они производят именно из крови, куда органы, выбрав из неё всё им необходимое, оправляют вещества:

• либо в данный момент совершенно организму не требующиеся;
• либо их излишки;
• могущие стать для него опасными при продолжении их пребывания в крови.

Чтобы сбалансировать состав и свойства крови, требуется удаление из неё ненужных компонентов: излишков воды и солей, токсинов, низкомолекулярных белков.

Строение нефрона

Открытие метода УЗИ позволило выяснить: способностью к сокращениям обладают не только сердце – все органы: печень, почки и даже мозг.

Почки сжимаются и расслабляются в определённом ритме – их размеры и объём то уменьшаются, то возрастают. При этом возникает то сжатие, то растяжение проходящих в недрах органа артерий. Уровень давления в них также меняется: при расслаблении почки он снижается, при сокращении – возрастает, делая возможной работу нефрона.

При возрастании давления в артерии срабатывает система естественных полупроницаемых мембран в структуре почки – и ненужные организму вещества, продавившись через них, удаляются из кровеносного русла. Они попадают в образования, являющиеся начальными участками мочевыводящих путей.

На определённых их отрезках есть участки, где происходит обратное всасывание (возвращение) воды и части солей в кровеносное русло.

В нефроне различают:

• зону первичной фильтрации (почечное тельце, состоящее из почечного клубочка, находящегося в капсуле Шумлянского-Боумена);
• зону реабсорбции (капиллярную сеть на уровне начальных участков первичных мочеотводящих путей – почечных канальцев).

Почечный клубочек

Так называется действительно похожая на рыхлый клубок сеть капилляров, на которые здесь распадается приносящая (другое название: подводящая) артериола.

Такое строение обеспечивает максимальную площадь контакта стенок капилляров с интимно (очень близко) прилегающей к ним избирательно проницаемой трёхслойной мембраной, образующей внутреннюю стенку боуменовской капсулы.

Толщина стенок капилляров образована всего одним слоем эндотелиальных клеток с тонким цитоплазматическим слоем, в котором имеются фенестры (пустотные структуры), обеспечивающие транспорт веществ в одном направлении – из просвета капилляра в полость капсулы почечного тельца.

В зависимости от локализации по отношению к капиллярному клубочку (гломерулюсу) они являются:

• интрагломерулярными (внутриклубочковыми);
• экстрагломерулярными (внеклубочковыми).

Пройдя по капиллярным петлям и освободившись в них от шлаков и излишков, кровь собирается в отводящую артерию. Та в свою очередь образует ещё одну сеть капилляров, оплетающую почечные канальцы на их извитых участках, из которых кровь собирается в отводящую вену и таким образом возвращается в кровеносное русло почки.

Капсула Боумена-Шумлянского

Описать строение этой структуры позволяет сравнение с общеизвестным в обиходе предметом – спринцовкой шарообразной формы. Если вдавить её дно, из неё образуется чаша с внутренней вогнутой полусферической поверхностью, которая является одновременно и самостоятельной геометрической формой, и служит продолжением наружной полусферы.

Между двумя стенками образовавшейся формы остаётся щелевидное пространство-полость, продолжающееся в носик спринцовки. Другим примером для сравнения может служить колба термоса с узкой полостью между двумя её стенками.

В капсуле Боумена-Шумлянского также существует щелевидная внутренняя полость между двумя её стенками:

• внешней, именуемой париетальной пластинкой и
• внутренней (или висцеральной пластинкой).

Более всего подоцит напоминает пень с несколькими толстыми основными корнями, от которых равномерно отходят на обе стороны корни потоньше, причём вся система корней, распластанных по поверхности, как простирается далеко от центра, так и заполняет собой почти всё пространство внутри образованного ей круга. Основные виды:

1. Подоциты – это клетки гигантского размера с телами, находящимися в полости капсулы и одновременно – приподнятыми над уровнем капиллярной стенки благодаря опоре на свои корневидные отростки-цитотрабекулы.
2. Цитотрабекула – это уровень первичного ветвления «ножки»-отростка (в примере с пнём – основные корни).
   Но есть ещё и вторичное ветвление – уровень цитоподий.
3. Цитоподии (или педикулы) – это вторичные отростки с ритмично выдержанным расстоянием отхождений от цитотрабекулы («основного корня»). Благодаря одинаковости этих расстояний достигается равномерность распределения цитоподий на участках капиллярной поверхности по обе стороны от цитотрабекулы.

Выросты-цитоподии одной цитотрабекулы, заходя в промежутки между аналогичными образованиями соседней клетки, образуют фигуру, рельефом и рисунком очень напоминающую застёжку-«молнию», между отдельными «зубцами» которой остаются лишь узкие параллельные щели линейной формы, именуемые щелями фильтрации (щелевыми диафрагмами).

Благодаря такому строению подоцитов вся наружная поверхность капилляров, обращённая в полость капсулы, оказывается сплошь укрытой переплетениями цитоподий, чьи застёжки-«молнии» не позволяют продавить стенку капилляра внутрь полости капсулы, противодействуя силе кровяного давления внутри капилляра.

Почечные канальцы

Начавшись колбообразным утолщением (капсулой Шумлянского-Боумена в структуре нефрона), первичные мочеотводящие пути далее имеют характер трубочек диаметра, меняющегося на их протяжении, к тому же, на отдельных участках они приобретают характерно извитую форму.

Протяжённость же их такова, что одни их отрезки находятся в корковом, другие – в мозговом слое паренхимы почки.
На пути жидкости от крови к первичной и вторичной моче она проходит по почечным канальцам, состоящим из:

• проксимального извитого канальца;
• петли Генле, имеющей нисходящее и восходящее колена;
• дистального извитого канальца.

Той же цели служит и наличие интердигитаций – пальцевидных вдавливаний мембран соседствующих клеток друг в друга. Активная резорбция веществ в просвет канальца является весьма энергоёмким процессом, поэтому в цитоплазме клеток канальца содержится много митохондрий.

В капилляры, оплетающие поверхность проксимального извитого канальца, производится
реабсорбция:

• ионов натрия, калия, хлора, магния, кальция, водорода, карбонат-ионов;
• глюкозы;
• аминокислот;
• некоторых белков;
• мочевины;
• воды.

Так из первичного фильтрата – первичной мочи, образовавшейся в боуменовской капсуле, образуется жидкость промежуточного состава, следующая к петле Генле (с характерным изгибом шпилечной формы в мозговом почечном слое), в которой выделяют нисходящее колено малого диаметра и восходящее колено – большого диаметра.

Диаметр почечного канальца в этих отделах зависит от высоты эпителия, на разных участках петли выполняющего разные функции: в тонком отделе он плоский, обеспечивающий эффективность пассивного транспорта воды, в толстом – более высокий кубический, обеспечивающий активность реабсорбции в гемокапилляры электролитов (преимущественно натрия) и пассивно следующей за ними воды.

В дистальном извитом канальце образуется моча окончательного (вторичного) состава, создающегося при факультативной реабсорбции (обратном всасывании) воды и электролитов из состава крови капилляров, оплетающих этот участок почечного канальца, завершающего свою историю впадением в собирательную трубочку.

Типы нефронов

Поскольку почечные тельца большей части нефронов расположены в корковом слое паренхимы почки (во внешней коре), а их петли Генле небольшой длины проходят во внешнем мозговом почечном веществе наряду с большей частью кровеносных сосудов почки, их принято называть корковыми, или интракортикальными.

Прочая их доля (около 15%), с петлёй Генле большей длины, глубоко погружающейся в мозговое вещество (вплоть до достижения верхушек почечных пирамид), размещается в юкстамедуллярной коре – пограничной зоне между мозговым и корковым слоем, что позволяет именовать их юкстамедуллярными.

Менее 1% нефронов, размещающихся неглубоко в подкапсульном слое почки, называются субкапсулярными, или суперфициальными.

Ультрафильтрация мочи

Способность «ножек» подоцитов к сокращению с одновременным утолщением позволяет ещё более сузить щели фильтрации, что делает процесс очистки крови, протекающей по капилляру в составе клубочка, ещё более избирательным в плане диаметра фильтруемых молекул.

Таким образом, наличие «ножек» у подоцитов увеличивает площадь их соприкосновения с капиллярной стенкой, в то время как степень их сокращения регулирует ширину щелей фильтрации.

Помимо роли чисто механического препятствия щелевые диафрагмы содержат на своих поверхностях белки, имеющие отрицательный электрический заряд, ограничивающий пропускание также отрицательно заряженных молекул белков и других химических соединений.

Строение нефронов (независимо от их локализации в паренхиме почки), призванное выполнять функцию сохранения стабильности внутренней среды организма, позволяет им выполнять свою задачу, невзирая на время суток, смену времён года и иных внешних условий, в продолжение всей жизни человека.

urohelp.guru

Еще полезно почитать про Почки:

Многокамерная киста Терминальная стадия хронической почечной недостаточности Что нельзя есть когда болят почки Почки сосуды