Загальна характеристика і гігієна органів

Сечовиділення

Система виділення включає нирки; легені; шкіру з потовими, сальними і молочними залозами; шлунково-кишковий тракт із великими й малими секреторними залозами та апарат регуляції. Все це об'єднується в єдине ціле з метою забезпечення гомеостазу внутрішнього середовища організму шляхом виведення води, електролітів, метаболітів. У результаті це забезпечує сталість осмотичного й іонного складу внутрішнього середовища організму.

Нирки дітей молодшого шкільного віку розміщені нижче, ніж у дорослих. До початку другого дитинства поздовжні осі нирок уже спрямовані вверх, а ниркові ворота повернені всередину і дещо назад із-за зсуву верхнього полюса нирок, а нижнього вперед. Ці зміни відбуваються ще в першому дитинстві (до 5-6 років) і зберігаються надалі впродовж всього життя. Будова нирок майже досягає дифінітивних показників. До 20 років вони мають розміри, властиві дорослій людині.

Вага нирки у новонародженої дитини важить 11-12 г, а у 5-6 місяців ця вага подвоюється, у 12 місяців – потроюється, а в 15 років збільшується в 10 раз. У 12-річної дитини нирка важить 100 г, а у дорослої людини – 150 г. Отже, нирки ростуть паралельно з ростом усього організму. Права нирка розташована на 0,5–1 см нижче, ніж ліва.

Через нирки виводяться вода, електроліти, метаболіти; через легені - вода, СО₂, пари алкоголю і летких речовини (ацетон у разі цукрівки, ефір під час наркозу); через шкіру – вода, електроліти, метаболіти; через шлунково-кишковий тракт – солі важких металів, лікарські речовини (морфін, хінін, саліцилати), сторонні органічні сполуки, а також їх надлишок (амінокислоти, глюкоза – екскреторна функція), вода, пігменти, неперетравлені рештки їжі. Центральним органом цієї системи є нирки. Вони беруть участь у регуляції ряду інших функцій: підтриманні осмотичного тиску і рН, регуляції процесів зсідання крові й еритропоезу, секреції ферментів та інших біологічно активних речовин (інкреторна функція), іонній регуляції, підтриманні об'єму циркулюючої крові та інших рідин організму, регуляції артеріального тиску, метаболічній функції (участь в обміні білків, ліпідів і вуглеводів), виділенні кінцевих продуктів білкового обміну (сечовини, сечової кислоти, креатиніну) і запобіганні самоотруєнню організму.

Нирки складаються з кіркової (зовнішній шар) і мозкової (внутрішній шар) речовин (рис. 71).

Внутрішня будова нагадує піраміди з вершинами до середини. Між пірамідами розташовані ниркові стовпи. Загалом кіркова і мозкова речовини характеризуються упорядкованістю кровоносних судин і сечовивідних структур.

Головною структурно-функціональною одиницею нирок є нефрон. Нефрон має кілька основних частин. Це мальпігієве (ниркове) тільце, яке міститься в капсулі клубочка (капсула Шумлянського-Боумена), де проходять процеси фільтрації з утворенням первинної, провізорної сечі (безбілкового ультрафільтрату плазми крові).

Рис. 71. Будова нирки (фронтальний розріз): 1 – сечовід; 2 – миска; 3 – вена; 4 – артерія; 5 – корковий шар; 6 – мозковий шар; 7 – сосочки;8 – пірамідка в поперечному розрізі; 9 – фіброзна оболонка

Далі розташований проксимальний каналець (звивистий каналець першого порядку), покритий високим епітелієм із щітинистою облямівкою.

У канальці секретуються лікарські речовини, парааміногіпурова кислота, К Н⁺, NH⁺₄ та реабсорбуються амінокислоти, жирні кислоти, глюкоза, електроліти, вода. Каналець переходить у петлю Генле – це низхідна, покрита сплющеним епітелієм із рідкими мікроворсинками (проходить реабсорбція води), і висхідна, покрита сплющеним епітелієм, який переходить у кубічний без облямівки (реабсорбція Na⁺), частини. Дистальний звивистий каналець покритий кубічним епітелієм без облямівки, але з великою кількістю глибоких складок (реабсорбується вода, електроліти; секретуються Н⁺, К⁺, NH⁺₄). Збиральні трубки покриті кубічним епітелієм (реабсорбуються вода, електроліти), не будучи структурною одиницею нефрону (інше ембріональне походження), є невід'ємною його функціональною частиною. Виділяють суперфіціальні (поверхневі), інтракортикальні та юкстамедулярні нефрони. При однотипній схемі будови вони відрізняються величиною та глибиною залягання клубочків і проксимальних канальців, довжиною окремих частин нефрону. Особливості будови визначають і функцію нефронів.

У результаті всіх означених процесів утворюється дефінітивна (кінцева) сеча. За цими процесами теорію сечоутворення назвали фільтраційно-реабсорбційно-секреторною.

Кровопостачання нирок має такий ланцюг процесів: ниркова артерія – міжчасточкові (термінальні) артерії – дугові артерії – міжчасточкові кіркової речовини – приносні артеріоли - чудесна сітка капілярів ниркового тільця – відвідні артеріоли (їх діаметр менший, ніж у приносних) – вторинні капіляри, які оплітають звивисті канальці кіркової речовини або прямі судини юкстамедулярних нефронів – венозні сплетіння зірчастих вен – міжчасточкові венули – дугові вени – міжчасточкові вени – ниркова вена. В юкстамедулярних нефронах термінальні артерії дають початок прямим судинам (повторюють хід петлі Генле), які надалі впадають у дугові вени без утворення вторинної капілярної сітки. Причому діаметр приносної і виносної артеріол однаковий, що зумовлює у них тиск у 40 мм рт. ст. проти 70 мм рт. ст. в інших нефронах. У прямі артерії кров потрапляє з дугових і міжчасточкових артерій і виносної артеріоли.

Кровопостачання нирок має ряд особливостей: а) дуже високий рівень кровопостачання від 20 до 25 % хвилинного об'єму кровообігу;

б) артеріальний тиск у капілярах більший, ніж в інших органах, і становить 70 мм рт. ст., що повязано з процесами фільтрації; у капілярах, які обплітають канальці, артеріальний тиск дорівнює 14 – 18 мм рт. ст.; в) довжина капілярів більша, ніж в інших органах, і досягає 40 мм проти 0,5 мм; г) діаметр приносної артеріоли більший від такого виносної; д) капіляри клубочків не анастомозують тощо.

Фільтрація з дійснюється у клубочках, які утворюються під час розгалуження аферентної артеріоли (рис.72). Важливе значення у процесах фільтрації має будова фільтраційної мембрани, що визначає речовини, здатні до фільтрації. Вона містить три шари: а) фенестрований ендотелій капілярів (має пори 0,1 мк); б) базальна мембрана, яка в свою чергу складається з трьох шарів, пори в них дорівнюють 5-6 нм; в) подоцити - плоскі епітеліальні клітини, що утворюють внутрішній листок капсули й охоплюють капіляри.

 

Рис. 72. Будова ниркових нефронів: 1 – початок ниркової лоханки; 2 – збірна трубка; 3 – сечовий каналець; 4 – мальпігіїв клубочок; 5 – кровоносні судини;

6 – артерія; 7 – вена; 8 – капіляри

Ніжки, якими вони прикріпляються до базальної мембрани, утворюють пори діаметром 6,4 нм. Необхідно зазначити, що на розміри речовин, які фільтруються, впливає і їх просторова конфігурація, а також наявність у порах базальної мембрани негативного заряду. У результаті фільтрації утворюється практично безбілковий ультрафільтрат плазми крові: він містить тільки незначні кількості альбумінів і гемоглобіну. Площа фільтрації (капілярів клубочка) дорівнює 1,5 м²/100 г нирки.

Сам механізм гломерулярної фільтрації пасивний під впливом різниці прикладених сил – гідростатичного (Р_г.к) і онкотичного (Р_о.к) тисків крові, гідростатичного (Р_г.п.с) тиску первинної сечі. Фільтраційний тиск (Р_Ф) у клубочках дорівнює: Р_Ф=Р_г.к.-(Р_о.к.+Р_г.п.с.)=70-(30+20)=20 мм рт. ст.

На величину Р_ф впливає багато чинників. Так, підвищення систем­ного артеріального тиску викликає збільшення Р_г.к, при гломерулонефритах внаслідок втрат білків зменшується Р_о.к, сечокам'яна хвороба спричиняє закупорювання і порушення відтоку сечі з підвищенням Р_г.п.с. Безумовно, зміниться і швидкість клубочкової фільтрації (F_in). Регуляція F_in можлива завдяки зміні кількості крові, що припливає до нирок і відтікає від них, або зміни Р_г.к.. Останнє змінюється під час значних відхилень артеріального тиску, що можливе під впливом активації симпатичної нервової системи або катехоламінів. Однак, знаючи, що ниркові судини мають виражені ауторегуляторні властивості, величина його під час змін системного артеріального тиску в межах 90-180 мм рт. ст. буде незначною. Тому F_in – величина постійна і змінюється рідко.

Гідростатичний тиск залежить від артеріального тиску, опору приносної та виносної артеріол. Симпатична нервова система та катехоламіни мало впливають на нирковий кровообіг, крім екстеремальних випадків. Ангіотензин II переважно звужують еферентну артеріолу й тому підвищує фільтрацію.

F_in визначають за коефіцієнтом очищення (за кліренсом) плазми крові від певної речовини. Кліренс речовини дорівнює об'єму плазми, яка повністю очищається від цієї речовини нирками за 1 хв. Дана речовина повинна бути нетоксичною, інертною відносно речовин плазми крові, не зв'язуватися з білками крові, добре розчинятись у воді й повністю фільтруватися під час одноразового проходження через капіляри клубочків. Таким умовам відповідають інулін, креатинін. Частіше використовують інулін або природний компонент плазми – креатинін.

Канальцева реабсорбція. За механізмами канальцева реабсорбція поділяється на пасивну (фільтрація, дифузія, осмос і полегшена дифузія) й активну (первинно-активний і вторинно-активний транспорт). За допомогою першого переносяться вода і електроліти, другого – електроліти, амінокислоти, вуглеводи. Механізми активного і пасивного транспорту ідентичні таким у системі травлення. Раніше вважали, що у проксимальних канальцях спостерігається облігатна (постійна), а у дистальних – факультативна (залежить від функціонального стану організму) реабсорбція. Тепер вважають, що вона облігатна в канальцях першого порядку лише тому, що тут завжди ізоосмія. Тобто, вода рухається за іонами в пропорційному відношенні. У кінцевих частинах нефрона вона залежить від альдостерону й антидіуретичного гормону та швидкості руху рідини канальцями. Крім того, у процесах реабсорбції важливо те, що апікальна (люмінальна), базальна і латеральна мембрани мають різні характеристики і властивості. Внаслідок цього вони по-різному беруть участь у транспорті речовин. Для глюкози мембрани селективні й пропускають її тільки в одному напрямку. Реабсорбція Na⁺ у проксимальному кінці канальців створює різницю потенціалів між просвітом канальців (внутрішня сторона заряджається негативно) і навколоканальцевою рідиною. У проксимальній частині вона дорівнює 1,3 мВ, у дистальній - 60 мВ. Існують транспортні білки для кислих, основних, гідрофільних і гідрофобних амінокислот. У міжклітинну рідину (і надалі в кров) через базальну мембрану вони переносяться пасивно. Напрямок активного транспорту завжди спрямований в один бік.

Реабсорбція різних речовин в одному й тому самому відділі канальця неоднакова. У проксимальному канальці інтенсивність реабсорбції Na⁺ і глюкози поступово зменшується, секреція парааміногіпурової кислоти зростає. Одні й ті самі речовини мають різний напрямок у різних відділах нефрона. Так, спочатку сечовина фільтрується, надалі внаслідок реабсорбції води її концентрація зростає, і створюється градієнт, за яким вона частково знову дифундує в кров.

За відсутності носія до деяких амінокислот виникають генетично успадковані хвороби з екскрецією цих амінокислот (аміноацидурія).

Глюкоза – порогова речовина, тобто під час збільшення її концентрації в первинній сечі внаслідок зайнятості активних місць усіх носіїв вона з'являється у дефінітивній сечі.

Речовини можуть секретуватися з крові в незмінному вигляді, утворюватись у клітинах канальців і секретуватись як у просвіт, так і в інтерстиціальну рідину.

Значення секреції полягає у виділенні з організму продуктів обміну і сторонніх речовин з крові навіть проти концентраційного й електричного градієнтів. Наприклад, секреція параміногіпурової кислоти. Для її виділення через апікальну мембрану існує спеціальний механізм. Так, секреція цієї кислоти зростає до певного рівня, а потім залишається постійною, незважаючи на зростання її концентрації в крові. Це свідчить, що зайняті всі вільні носії цієї речовини на базальній мембрані, які обмінюють параміногіпурову кислоту на а-кетоглутарат і звільняють її в цитоплазму. Цей процес енергозалежний. Секретуються також сечовина, деякі слабкі органічні кислоти й основи, NH₄⁺, Na⁺ К⁺. У недисоційованому стані кислоти й основи розчиняються у жирах і дифундують за градієнтом концентрації. На це впливає рН сечі. При низькому рН кислоти знаходяться переважно в недисоційованому стані, основи - у дисоційованому. Тому реабсорбція слабких кислот зростає, а виділення зменшується; реабсорбція слабких основ зменшується, а швидкість секреції та їх виведення підвищується. При лужному характерові сечі – все навпаки.

Для визначення величини канальцевої реабсорбції визначають F_in і вимірюють добовий діурез сечі, їх різниця, виражена в процентах, дасть величину канальцевої реабсорбції води. У нормі вона дорівнює 99%. Канальцеву реабсорбцію визначають також за різницею концентрації даної речовини в первинній та кінцевій сечі, вираженою у процентах.

Таким чином, кінцева сеча утворюється у результаті процесів фільтрації, реабсорбції та секреції, їх механізми розглянуті вище. Що ж до регуляції, то клубочкова фільтрація величина постійна і мало регулюється. Регуляція канальцевої реабсорбції в первиннозвивистих (проксимальних) канальцях практично відсутня. У вторинно-звивистих (дистальних) канальцях альдостерон збільшує реабсорбцію Na⁺. Паралельно збільшується і реабсорбція води, яка здійснюється зразу ж за змінами осмотичного тиску. Збільшення розтягання передсердь спричиняє секрецію ними атріонатрійуретичного фактора. Останній зменшує реабсорбцію Na⁺ у канальцях з паралельним зменшенням і реабсорбції води. У збиральних трубках на проникність їх стінок для води впливає антидіуретичний гормон. Його присутність підвищує проникність стінок збиральних трубок для води й остання більшою мірою реабсорбується. Механізм дії антидіуретичного гормону (через взаємодію з V₂-рецепторами) пов'язаний з активацією мембранного ферменту аденілатциклази, який у свою чергу стимулює утворення цАМФ з аденозинтрифосфорної кислоти. У свою чергу цАМФ активує протеїнкіназу А з вбудовуванням водних каналів (аквапоринів) в апікальну мембрану. Активується також гіалуронідаза, яка гідролізує (деполімеризує) гіалуронову кислоту стінок збиральних трубок. Тому їхня стінка стає більш проникною для води.

Альдостерон підвищує реабсорбцію Na⁺ і секрецію К⁺. Із позаклітинної рідини через базальну мембрану він проникає у цитоплазму, де з'єднується із рецептором. Утворений комплекс проникає в ядро з утворенням нового комплексу із стереоспецифічним для альдостерону хроматином. Стимулюється транскрипція іРНК із переходом її у цитоплазму й активацією синтезу білків (Na⁺-К⁺-АТФ-ази) та ферментів, які цей процес енергетично забезпечують.Паралельно підвищується проникність апікальної мембрани для К⁺.

Ангіотензин II також прямо стимулює реабсорбцію Na⁺, особливо у проксимальних канальцях.

У нирках синтезуються і виділяються з сечею гіпурова кислота, аміак; всмоктуються у кров ренін, простагландини. Гіпурова кислота синтезується з бензойної кислоти й глікоколу.

Таким чином, розведення і концентрування сечі в нирках можливе внаслідок процесів фільтрації, реабсорбції та секреції. При цьому ²/₃ води реабсорбується у проксимальній частині нефрона, 15 % – у петлі Генле й ще 15 % – у дистальному канальці й збиральній трубці.

При підвищеному вмісті води (гіпергідратації організму) нирки збільшують виведення гіпотонічної відносно плазми сечі (водний діурез). У разі зневоднення (дегідратації) вони зменшують виведення води й виводять гіпертонічну сечу. При діурезі (у присутності антидіуретичного гормону) менше 1 мл/хв його називають антидіурезом. У разі поганої реабсорбції речовин (наприклад, манітол) навіть при високій концентрації в плазмі антидіуретичного гормону спостерігатиметься значне виділення води за даною речовиною (осмотичний діурез). Сеча при цьому буде близька до ізотонічної.

Нирки виділяють сечу безперервно, і вона збирається в нирковій мисці, звідки завдяки скорченню м’язів миски надходить до сечоводів. Далі сеча перестальтикою сечоводів спрямовується в сечовий міхур, місткість якого досягає 350-500 мл і навіть більше. Гладенькі м’язи міхура складаються з трьох шарів: середнього кільцевого і зовнішнього та внутрішньо поздовжніх. Перестльтичні хвилі сечоводів йдуть з швидкістю 20-30 мм/с. За хвилину відбувається 1-6 скорочень.

Скупчення сечі в сечовому міхурі викликає періодичне сечовипускання, що відбувається під час скорочення м’язів міхура. Тонус міхура під час наповнення не підвищується, а навіть знижується відповідно до кількості сечі. Перед скороченням сечового міхура настає позив і далі – акт сечовипускання. Цей процес рефлекторний. Рецептори міхура подразнюються розтягуванням його стінок сечею.

Одночасно з еферентними імпульсами до шийки сечового міхура передаються гальмівні імпульси. У шийці міститься сфінктер, який є потовщенням середнього м’язового шару міхура. При розслабленні сфінктера сеча виходить у сечовивідний канал і назовні. Еферентними нервами йдуть імпульси, що викликають скорочення м’язів міхура і розслаблення сфінктера. Участь у виведенні сечі беруть участь і м’язи черевного преса. Центр сечовипускання міститься в попереково-крижовій частині спинного мозку і перебуває під впливом кори півкуль головного мозку.

Сфінктер сечовивідного каналу складається з поперечносмугастого м’яза, який одержує імпульси з кори півкуль головного мозку через спиний мозок. М’яз перебуває у стані тонусу, закриваючи отвір сечовивідного каналу і перешкоджаючи сечі виходити з сечового міхура. Під час переповнення міхура сеча антиперистальтичними рухами сечоводів може повернутися до ниркової миски, розтягуючи її і затримуючи сечоутворення.

Ниркові миски та сечоводи у дітей відносно широкі; діаметр сечовода відносно, а іноді й абсолютно більший, ніж у дорослих. Еластичні та м’язові елементи сечовода в перші роки мало виявлені, що часом спричиняє застій сечі. Слизова оболонка стінок сечового міхура розвинена добре, а м’язовий шар та елестичні волокна – слабо. З віком ріст іде за рахунок потовщення м’язового шару. Форма сечового міхура грушовидна або веретеноподібна; з віком він заокруглюється; у дівчаток шкільного віку він круглий, а в хлопчиків – овальний. Місткість міхура новонародженої дитини – 50 мл, у тримісячного немовляти подвоюється, до року збільшується в 4 рази, а в 9-10 років досягає 600-900 мл.

Щодоби у нирках фільтрується близько 170 л рідини, яка концентрується приблизно в 1,5 л сечі та виділяється із організму в навколишнє середовище. Сечі у дітей виділяється відносно більше, ніж у дорослих. У місячної дитини сечі виділяється за добу 350-380 мл, на кінець першого року життя – 750 мл, в 4-5 років – близько 1л, в 10 років – 1,5 л, а в період статевого дозрівання – до 2 л.

Довжина сечовивідного каналу в новонароджених хлопчиків дорівнює 5-6 см, з віком вона збільшується, досягаючи під час статевого дозрівання 12 см, а у дорослих – 14-18 см. У новонароджених дівчаток довжина сечовивідного каналу дорівнює 0,8-1 см, у 16 років – 3,3 см, а в дорослої жінки – 3-6 см.

Внутрішня оболонка сечовивідного каналу також ніжна і легко ранима, що слід враховувати під час догляду за дітьми, а також при спортивних тренуваннях. Забруднення сечовивідного каналу викликає захворювання не тільки каналу, але і сечового міхура.

Немовля виділяє сечу до 15 раз, а доросла людина – 5-8 раз на добу, причому кількість її залежить відкількості випитої води, спожитої їжі. За один раз дитина віком до року випускає сечі – 10-50 мл, після року життя – 50-100 мл, у п’ять років – 90-200 мл, у десять років – 150-250 мл, а з п’ятнадцяти років – 200-300 мл.