При обменных процессах в организме образуются конечные продукты распада (метаболиты), которые зачастую ядовиты для организма и подлежат их удалению (экскреты). Органы, способствующие выведению их в окружающую среду, называют экскреторными или выделительными. Выделение продуктов жизнедеятельности идет через почки, легкие, кожу, пищеварительный тракт.
Через легкие удаляются углекислый газ, вода в виде пара.
Через желудочно-кишечный тракт вместе с калом удаляются не переваренные остатки пищи, желчные кислоты, пигменты, холестерин, соли тяжелых металлов (свинец), некоторые лекарственные вещества.
Через кожу (потовые железы) с потом выделяются вода, соли, мочевина, мочевая кислота, креатинин и др. соединения. Интенсивность потоотделения зависит от температуры окружающей среды и характера работы.
Основная роль в выделении принадлежит почкам. С мочой выделяются большая часть продуктов распада белков, азотистые шлаки (мочевина, мочевая кислота, креатинин), избыток воды, минеральных солей, микроорганизмы, краски, лекарственные вещества и др. При заболевании почек, когда выделяется мало мочи, потоотделение увеличивается в 2-3 раза и содержание мочевины в нем повышается.
За сутки человек получает около 2,5 л воды (включая жидкую и твердую пищу), около 300-400 мл образуется при распаде белков, углеводов и жиров. Количество поступающей воды должно быть равно количеству выделяемой из организма – водный баланс, определяют его суточным диурезом (количество выделенной мочи). Через почки выделяется 1500 мл мочи и 500 мл воды выделяется с водяными парами выдыхаемого воздуха, 400 мл воды выделяется с потом и небольшое количество с калом.
Механизм образования мочи происходит в две фазы фильтрация и реабсорбция, одновременно с реабсорбцией происходит секреция.
- Фильтрация (в клубочках почек из крови фильтруется первичная моча)
- Реабсорбция (в канальцах происходит обратное всасывание полезных веществ).
- Секреция (в канальцах путем секреции чужеродных веществ: красок, лекарств, креатинина образуется конечная моча)
Через почки за 1 минуту проходит 1,2 л крови, за сутки вся кровь пройдет через почки около 200 раз.
Механизм образования первичной мочи (клубочковая фильтрация).
Из крови через капилляры клубочка в капсулу Шумлянского-Боумена фильтруется жидкая часть крови под действием разности давления по обе стороны стенки. Высокое давление в капиллярах клубочка создается благодаря тому, что артерии в почке распадаются дважды на капилляры, образуя две сети и приносящий кровь сосуд значительно шире выносящего. Кроме того, давление в капиллярах 60-70 мм рт.ст., а в просвете капсулы гораздо ниже (30 мм рт.ст.), поэтому в капсуле накапливается первичная моча, которая по химическому составу почти как плазма крови, только не имеет белков (т.к. это высокомолекулярные вещества). За сутки образуется около 150-180 л первичной мочи. Кроме продуктов распада (мочевина, мочевая кислота) в ней содержатся и аминокислоты, глюкоза, минеральные соли, витамины – нужные организму, поэтому их надо вернуть назад.
Образование конечной мочи (канальцевая реабсорбция). Первичная моча из капсулы поступает в почечные канальцы, по мере прохождения с помощью обратного всасывания (реабсорбция) в кровь возвращаются аминокислоты, глюкоза, витамины, большая часть солей и воды. При этом из 150 л первичной мочи образуется 1,5 л конечной или вторичной мочи (концентрируется). По химическому составу вторичная моча резко отличается от первичной.
Реабсорбция может происходить активно и пассивно. Активная – осуществляется за счет химической энергии клеток эпителия канальцев, потребляется большое количество кислорода, это указывает на высокий обмен веществ (т.е. затрачивается большое количество энергии). Активно всасываются глюкоза, аминокислоты, фосфаты, соли натрия, которые удерживают воду в организме. Пассивное всасывание происходит без затраты энергии за счет разности онкотического и гидростатического давлений в капиллярах канальцев. Так всасываются вода, хлориды, мочевина. Обратное всасывание веществ из мочи в кровь в различных частях нефрона неодинаково. В проксимальном отделе канальцев всасываются глюкоза, частично ионы натрия и калия, в дистальном – хлорид натрия, калий и др. вещества. Вода всасывается в 2 раза больше в дистальном отделе, чем проксимальном. В петле Генле происходит обратное всасывание большого количества воды и ионов натрия.
Почки регулируют содержание в крови необходимых веществ – всасывание из первичной мочи идет ровно в таком количестве, которое недостает в крови. Избыток идет в конечную мочу. Например, при сахарном диабете часть глюкозы выводится с мочой. Некоторые конечные продукты обмена (сульфаты, мочевина, креатинин) не всасываются и удаляются с конечной мочой.
Благодаря секреторной функции канальцев, из крови удаляются вещества, которые не проходят через почечный фильтр: лекарственные средства, красящие (от свеклы) и входят в конечную мочу.
Свойства мочи.
Моча в норме – прозрачная жидкость светло-желтого цвета (содержатся пигменты уробилин и урохром). При отстаивании выпадает осадок, в котором содержатся слизь и соли.
Состав:
- Вода – 95%
- Мочевина – 2%
- Мочевая кислота – 0,05%
- Креатинин – 0,075%
- Соли Na, К, Р – 0,65%
- Плотность мочи – 1,010-1,020 (зависит от количества выпитой жидкости)
- Реакция (рН) мочи – 4,5-8,0 слабокислая, нейтральная или щелочная (зависит от пищи).
В моче здорового человека не должно быть белка – не более 0,03% (появление белка – протеинурия), глюкозы (глюкозурия), эритроцитов (гематурия), лейкоцитов – не более 1-3 в поле зрения (пиурия). При мышечной работе может временно появиться белок.
Выведение мочи.
Конечная моча из канальцев поступает в лоханку и по мочеточникам за счет перистальтических движений и под влиянием силы тяжести стекает в мочевой пузырь (обратному поступлению мочи препятствует клапан). Там моча накапливается (250-300 мл), давит на внутренний сфинктер (у выхода мочевого пузыря), импульсы поступают в крестцовый отдел спинного мозга, передаются по парасимпатическому волокну к мышцам пузыря, стенка его сокращается, сфинктер расслабляется и моча изгоняется. Одновременно от центра мочеиспускания возбуждение передается в кору головного мозга и возникает ощущения позыва к мочеиспусканию. Мочеиспускание – сложный рефлекторный акт. Произвольная задержка мочеиспускания вырабатывается к двум годам (высшие центры расположены в лобной доле). При параличе – непроизвольное мочеиспускание. При сильных болевых раздражениях диурез уменьшается или даже прекращается, т.к. происходит сужение почечных сосудов.
Регуляция водно-солевого баланса – нейрогуморальная. В промежуточном мозге (эпиталамус), в сосудах почек, печени находятся осморецепторы, чувствительные к изменению осмотического давления. Импульсы от них регулируют выработку вазопрессина гипофиза, что увеличивает всасывание воды из мочи собирательных трубочек обратно в кровь. Например, после обильного питья снижается осмотическое давление крови, понижается количество вазопрессина, следовательно, увеличивается диурез. Таким образом, почки регулируют содержание воды в организме. При патологических состояниях АДГ гипофиза развивается несахарный диабет (мочеизнурение). Постоянство содержания солей регулирует гормон коры надпочечников – альдостерон, он изменяет реабсорбцию ионов Na, К в дистальных канальцах почек и поддерживает постоянство рН крови.
Таким образом, почки – не только органы выделения (экскреторная функция), но, регулируя осмотическое давление в организме, постоянство реакции крови, осуществляя синтетическую, секреторную и экскреторную функции, принимают активное участие в поддержании постоянства внутренней среды организма (гомеостаза).