Сечовидільна система, її функціональне значення

ВСТУП

 

 

В даний час  в сечі виявлено більше 150 різних хімічних речовин. Одні з них (наприклад, сечовина) присутні в нормальній сечі в достатній  кількості і визначаються звичайними біохімічними методами. При патології  може спостерігатися як збільшення, так  і зниження рівня цих речовин  в сечі. Інші речовини або відсутні в нормальній сечі (наприклад, холестерин), або містяться в незначній кількості (наприклад, білок, глюкоза) і не визначаються звичайними аналітичними методами. При патології рівень цих речовин в сечі збільшується. Визначенням саме таких речовин займаються при клінічному дослідженні сечі. При цьому спочатку проводять якісні реакції, а потім, при необхідності і наявності умов, кількісне або напівкількісне визначення виявлених речовин.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

РОЗДІЛ 1

Сечовидільна система, її функціональне значення

 

Для нормальної життєдіяльності організму необхідний постійний склад внутрішнього середовища: кров, міжклітинні рідини. Здатність  окремих клітин і всього організму  в цілому зберігати постійність  своєї рідкої фази з допомогою  багаточисленних фізіологічних  і біохімічних реакцій – це одна з найважливіших особливостей живої матерії.

Завдяки цій  здатності в різних зовнішніх  умовах параметри внутрішнього середовища не виходять за визначені межі, а  навпаки, всякий раз приводяться  до найбільш благоприємного для життєдіяльності  рівня. Підтримання постійної (в  визначених межах) внутрішнього середовища організму називається гомеостазом. Важливу роль в збереженні гомеостазу відіграють органи виділення – нирки, потові залози, кишечник, а також печінка, легені, які беруть участь в видаленні з організму кінцевих продуктів обміну речовин. Органи виділення працюють не менш напружено, ніж серце, мозок і інші життєво важливі системи організму.

 

1.1.Нирки та їх функція

 

Нирки —  парні органи, буро-червоного кольору, бобоподібної форми, що розміщені у поперековій частині по боках хребта. У великої рогатої худоби нирки з поверхні борозенчасті, у інших сільськогосподарських тварин — гладенькі. На внутрішньому краї нирок, оберненому до хребетного стовпа, є невелика заглибина — ворота, через які входять ниркова артерія і нервові волокна від сонячного сплетення, а виходять ниркова вена, сечовід і лімфатичні судини.

Нирки мають складну будову. Вони збудовані за типом складних альвеолярно-трубчастих залоз, поділених на часточки.

Зовні нирки  вкриті серозною оболонкою, під якою є жирова капсула, а під нею  розміщена міцна фіброзна оболонка. Анатомічно-функціональним елементом  нирки є нефрон, який вперше був  описаний російським вченим А. М. Шумлянським  у 1782 р. Нефрон побудований з судинного клубочка і канальців. Судинний клубочок (мальпігіїв) вкритий капсулою Шумлянського-Боумена, яка переходить в порожнину канальця. Від капсули починається звивистий проксимальний каналець першого порядку, який перетворюється в петлю Генле з низхідною і висхідною трубками, звивистий дистальний каналець другого порядку та збірний каналець. Збірні канальці відкриваються в ниркову миску (у дрібних жуйних, коней і м'ясоїдних) або у чашечки (у великої рогатої худоби та свиней). У капсулі Шумлянського-Боумена епітелій плоский, одношаровий, а звивисті канальці вистелені низьким призматичним або кубічним залозистим епітелієм. Епітелій прямих канальців належить до кубічного і призматичного. У діаметрі звивисті канальці досягають 35-60 мкм.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Мікроскопічна будова нирки:

а, б — зовнішній і внутрішній шари нирок: 1 — капіляри, що обплітають канальці; 2, 6,10 — різні ділянки ниркового канальця; 3 — судина, яка виносить кров з клубочка; 4 — судина, що приносить кров до клубочка; 5 — капсула з клубочковою судиною в ній; 7 — артерія; 8 — вена; 9 — збірна трубка, по якій сеча проходить у ниркову миску

 

 

У нирці зустрічається  декілька типів нефронів: супер-фіціальні  поверхневі, інтракортикальні і юкстамедулярні. Відрізняються вони між собою  локалізацією, розміром клубочків (юкстамедулярні більші за суперфіціальні), глибиною розташування клубочків у кірковому шарі нирки (клубочки юкстамедулярних нефронів містяться на межі кіркового і  мозкового шарів), а також довжиною окремих ділянок у нефроні. Довжина  петлі юкстамедулярного нефрона  більша, ніж суперфіціального. Більшість  капсул Шумлянського-Боумена (2/3) розташована  в кірковому шарі, менше (близько 1/3) — на межі кіркового і мозкового, який називається юкстамедулярним.

Кров надходить  до нирки нирковою артерією, яка  відходить від аорти. На межі кіркового.і  мозкового шарів ниркова артерія, розгалужуючись, утворює дуги, від  яких відходять міжчасточкові артерії. Останні в свою чергу дають  в усі боки бокові гілки — приносні судини, які закінчуються судинними  клубочками. Приносна (аферентна) артеріола  мальпігієвого клубочка ширша за відвідну (еферентну), що має велике значення для утворення сечі (тиск крові в капілярах мальпігієвого  клубочка досягає 70-90 мм рт. ст.), а в  інших капілярах — 20-40 мм рт. ст. Із судинного клубочка виходить виносна  артерія і знову розпадається на капіляри, які густою сіткою обплітають сечові канальці. Ці капіляри збираються у вени, які при злитті утворюють ниркову вену. Таким чином, більша частина крові в нирці два рази проходить через капіляри. Різниця кровопостачання юкстамедулярного нефрона в тому, що еферентна артеріола не розпадається на капілярну сітку сечових канальців, а утворює прямі судини, які опускаються в мозковий шар. Прямі судини мають важливе значення при прямому проходженні крові з артеріальної системи у венозну через юкстамедулярні клубочки. Цей шлях використовується при ішемії нирок, яка виникає за різних умов. При цьому юкстамедулярні судини різко розширюються і вся кров, що проходить крізь них, залишається артеріальною. У нормальних умовах проникності значної кількості крові в юкстамедулярну зону заважають механізми (шунти) замикання, відкривання і закривання їх здійснюється рефлекторним шляхом. У нормі 80% крові проходить крізь кіркові клубочки і 20% — крізь юкстамедулярні. У місці входження в клубочок приносна артеріола має потовщення (так званий юкстагломерулярний комплекс).

Клітини комплексу  виділяють гормон ренін, який необхідний для підтримання кров'яного тиску  на певному рівні (підвищує кров'яний тиск). Ренін утворюється при зниженні ниркового кровотоку.

Нирки добре  забезпечуються кров'ю. Кровозабезпечення  їх у 20 разів переважає кровозабезпечення  інших органів. Через кровоносні судини нирок людини за хвилину переміщується  від 1/4 до 1/5 об'єму крові, яка виходить із лівого шлуночка серця. Кровоток у  корі нирки досягає 4-5 мл за 1 хв на 1 г тканини. Маса нирок не перевищує 1/200 маси тіла. За добу вся кров проходить  через нирки 200-300 раз.

У нирках є  велика кількість рецепторів, при  подразненні яких імпульси по аферентних волокнах надходять у спинний  мозок. Частина їх проходить у  нервах вегетативної нервової системи. Еферентні волокна надходять  до нирок у складі симпатичних  і парасимпатичних (блукаючих) нервів. Особливо велика кількість волокон  обплітає клітини юкстагломерулярних апаратів. У нирці є нервові  вузли парасимпатичної нервової системи.

Основною  функцією нирок є утворення сечі. Виконуючи цю функцію, вони беруть участь у регуляції об'єму крові та кров'яного тиску. Підтримуються  сталість осмотичного тиску крові  та її іонного складу. За рахунок  нирок виводяться надлишки органічних речовин з організму і підтримується  кислотно-лужна рівновага. Нирки  регулюють метаболізм білків, жирів, вуглеводів, впливають на зсідання крові та еритропоез. У них відбувається синтез ферментів і активних речовин (ренін, брадикінін, урокіназа, еритрогенін, вітамін D3тa ін.).

 

1.2. Утворення сечі

 

Утворення сечі відбувається у дві фази за рахунок  складної роботи нирок. У нирках відбуваються такі процеси, як фільтрація, реабсорбція  і секреція. У першу фазу (фільтраційну) утворюється, первинна сеча. Крізь стінки капілярів судинних клубочків і  стінку капсули Шумлянського-Боумена  фільтрується з плазми крові вода, органічні та мінеральні речовини. Через пори мальпігієвих клубочків  не проходять речовини, молекулярна  маса яких більша 70000. У здоровому  організмі крізь пори капсули  у канальці проникає 1% альбумінів, а  при гемолізі — до 5% гемоглобіну.

Білок, який потрапляє в первинну сечу, швидко всмоктується в проксимальних канальцях  і навіть стінкою клубочкової  капсули. А тому вважають, що первинна сеча складається майже з тих  же компонентів, що і плазма крові, за винятком білків. Наявність першої фази утворення сечі довів своїми дослідами А. Н. Річардсон. За допомогою мікроманіпулятора він одержував рідину із порожнини капсули. Мікрохімічний аналіз цієї рідини показав, що вона подібна плазмі крові. Фільтрація рідини в порожнині капсули відбувається до тих пір, поки існує різниця між кров'яним тиском у капілярах мальпігієвого клубочка (70-90 мм рт. ст.), колоїдно-осмотичним тиском у плазмі (ЗО мм рт. ст.) і гідростатичним тиском ультрафільтрату плазми крові у капсулі клубочка (20 мм рт. ст.). Ця різниця (70 — 90) — ЗО — 20 = 20 — 40 мм рт. ст. називається фільтраційним тиском. У капсулу Шумлянського-Боумена фільтрується 1/5-1/10 частина рідини, яка надходить у мальпігієві клубочки. У корів кількість первинної сечі досягає 900-1800 л за добу. Такий високий рівень фільтрації здійснюється за рахунок посиленого кровообігу в нирках, тиску крові в мальпігієвих клубочках і великої фільтраційної поверхні судин мальпігієвого клубочка, яка дорівнює поверхні тіла тварини (близько 2 м2). При виділенні коровою 15 л сечі за добу через її нирки за цей час проходить близько 18000 л крові. З кожних 6-10 л крові утворюється близько 1 л фільтрату (первинної сечі).

Для характеристики рівня ниркової фільтрації у клініці  використовують коефіцієнт очищення (кліренс). Беруть інулін — речовину, яка повністю переходить із крові в капсулу  і в зворотному напрямку не всмоктується. Виведення інуліну буде пропорційне  концентрації його в крові. Коефіцієнт очищення інуліну обчислюється за формулою:

 

 

 

 

де F — загальний об'єм фільтрату;

V — кількість виділеної сечі  за період досліду;

І — концентрація інуліну в сечі;

Р — концентрація інуліну в плазмі крові.

Фільтрацію  інуліну вираховують за 1 хв. В  обох нирках у нормі вона дорівнює 120 мл за 1 хв.

Друга фаза зворотного всмоктування, або реабсорбційна. Безбілковий ультрафільтрат плазми крові, проходячи через систему  ниркових канальців, змінюється і перетворюється на дефінітивну (кінцеву сечу). У  канальцях нирки відбувається зворотне всмоктування (реабсорбція) води, амінокислот, глюкози та мінеральних речовин. У кінцевій сечі немає цукру, амінокислот  і білка. Продуктів азотного обміну міститься в десятки разів  більше у кінцевій сечі, ніж у первинній . За різницею концентрацій деяких речовин у первинній і кінцевій сечі можна вирахувати, яка кількість води всмокталась назад у кров. Такі розрахунки зручно проводити по сульфатах, оскільки вони не всмоктуються назад у кров. У первинній сечі сульфатів міститься 0,002%, а у вторинній — 0,18%. Як видно з цього, концентрація їх зростає в 90 раз (0,18 ; 0,002 = 90). Для того щоб утворився 1 л кінцевої сечі з концентрацією сульфатів 0,18% необхідно, щоб через канальці нирок пройшло 90 л первинної сечі.

Зворотне  всмоктування в канальцях нирок  відбувається вибірково. Залежно від  цього всі речовини поділяють  на порогові та непорогові.

Порогові  — це речовини, які повністю всмоктуються в кров (глюкоза, амінокислоти, іони натрію, калію, кальцію, хлориди). Ці речовини можуть з’являтися в кінцевій сечі в тому разі, коли концентрація їх у крові перевищує нормальну (цукровий діабет, кормова гіперглікемія, збільшення кількості будь-яких солей у крові).

Непорогові  речовини — це такі, які зовсім не всмоктуються або всмоктуються частково (сульфати, інулін, креатинін, сечовина та ін.).

Утворення сечі слід розглядати як складний рефлекторний процес, де поряд з фільтрацією  і реабсорбцією відбуваються секреція і синтез. Наприклад, утворення гіпурової  кислоти з глікоколу і бензойної  кислоти у жуйних тварин (бензойна кислота міститься в рослинних  кормах).

Усі ці процеси  не тільки забезпечують виведення кінцевих продуктів обміну речовин, а й  спрямовані на збереження гомеостазу (сталість внутрішнього середовища організму).

У кірковій зоні нирок внаслідок дезамінування  амінокислот утворюється аміак. У крові ниркової вени собаки вдвічі більше аміаку, ніж у крові ворітної вени. Аміак використовується для  нейтралізації аніонів летких кислот.

При кисневому  голодуванні у нирках (епітелій звивистих  канальців) можуть утворюватися речовини, які підвищують кров'яний тиск (ренін).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Порівняльний  склад плазми крові і сечі

 

При кисневому  голодуванні у нирках (епітелій звивистих  канальців) можуть утворюватися речовини, які підвищують кров'яний тиск (ренін).

У нирках утворюється  креатинін, а також відщеплюються  фосфати від органічних сполук, які  містять фосфор.

У нирках одночасно  функціонують не всі клубочки. Звичайно, буває відкрито 50-80% клубочків.

При інтенсивній  роботі нирок відкривається до 90-95% клубочків. Організм завдяки цьому  пристосовується до посиленого діурезу, який буває при введенні сечогінних речовин. Нирки потребують великих  витрат енергії. Вони використовують кисню  у 6-7 раз більше, ніж м'язи (з розрахунку на одиницю маси). При посиленому діурезі використання кисню нирками  збільшується в 3-5 раз.

 

1.3.Регуляція діяльності нирок

 

Нервова регуляція. Велика заслуга у вивченні роботи нирок належить І. П. Павлову, який у 1883 р. провів операцію на собаці по виведенню назовні сечоводів . Це дозволило з'ясувати інтенсивність утворення сечі у тварин за різних умов годівлі та утримання, плив на нирки здійснюється через вегетативну нервову систему центральної нервової системи (симпатичні та парасимпатичні нерви).

Перші волокна  проходять у стовбурі черевних нервів, другі починаються від блукаючого нерва. Нервові волокна знайдено як у судинах нирки, так і в  ниркових канальцях. Ці нервові волокна  подібні за своєю структурою до секреторних  нервових утворень у системі травлення. Вегетативна нервова система  змінює роботу нирок, звужуючи або розширюючи судини (зміна кров'яного тиску), або впливає безпосередньо на діяльність ниркового епітелію, змінюючи його проникність, реабсорбцію і секрецію. При збудженні волокон блукаючого нерва відмічається посилення виділення води та затримка виділення азотистих продуктів. Збудження симпатичного нерва зменшує виділення води і підвищує виділення хлористого натрію. Центри, які регулюють діяльність нирок, знаходяться в гіпоталамусі і корі великих півкуль головного мозку. Якщо тварині нанести сильні больові подразнення, то виділення сечі у неї різко зменшиться (больова анурія). Це доказує рефлекторну регуляцію утворення сечі. Больова анурія, пов'язана з тим, що при больовому подразненні відбувається збудження гіпоталамуса, імпульси від якого доходять до задньої долі гіпофіза і стимулюють секрецію вазопресину, який зменшує діурез. При поєднанні кількаразового больового подразника з дією будь-якого стороннього подразника у тварини можна виробити умовно-рефлекторну анурію (сторонній подразник викличе припинення утворення сечі). Умовно-рефлекторна затримка або збільшення виділення сечі можуть здійснюватись і на денервованій нирці (руйнують нерви, що ідуть до нирки). Це вказує на те, що кора великих півкуль здійснює регуляцію ниркової діяльності двома шляхами: нервовим (збудження від кори великих півкуль доходить до нирки) і нейрогуморальним (імпульси від кори великих півкуль спочатку передаються на залози внутрішньої секреції, гормони яких призводять до зміни діяльності нирок). При порушенні нервового зв'язку гіпофіза з головним мозком у денервованої нирки не можна викликати умовно-рефлекторну анурію.