Что фильтруют почки и устройство фильтра

Почки в организме человека играют важную роль. Представляют собой парный орган, своей формой напоминают боб, и выполняют регуляцию химического гомеостаза, путем образования мочи, входят в мочевыделительную систему организма человека. Почки выполняют важную регуляторную функцию в организме, поддерживая внутренний баланс и равновесие химических процессов. В организме почечный фильтр играет очень важную роль в поддержании жизнедеятельности человеческого организма.

Строение почек

Для того чтобы понимать как работает мочевыделительная система человека, нужно знать строение почечного фильтра и его функции. Почки — парные органы, состоящие из паренхим, снаружи покрыты соединительной капсулой. От капсулы отходят, так называемые септы, которые делят каждую почку на дольки. В почке имеется:

• мозговое вещество, которое представлено собирательными трубками и прямыми канальцами нефронов;
• корковое вещество, представлено почечными тельцами и системой извитых канальцев нефронов.

Мозговое и корковое вещество почки образуют паренхиму органа. А тонкие прослойки соединительной рыхлой ткани с многочисленными лимфатическими и кровеносными сосудами, нервами образуют строму почки.

Роль почек в человеческом организме

Роль почек уникальна, они относятся к жизненно важным органам, нарушение функций которых может иметь весьма плачевные последствия для здоровья и жизнедеятельности человеческого организма. Почки выполняют ряд функций:

• Регулируют уровень ионов Калия и Натрия в организме человека;
• Поддерживают кислотно-щелочное равновесие в крови;
• Выводят лишнюю жидкость, лишние микроэлементы, способствующие удержанию жидкости внутри организма, тем самым регулируя объем циркулирующей крови;
• Обладают инкреторной функцией, вырабатывают особые биологически активные вещества, влияющие на процессы свертываемости крови и образования эритроцитов;
• Поддерживают уровень артериального давления;
• Участвуют в белковом, липидном и углеводном обменном процессе в организме;
• Выполняют экскреторную функцию, выводя продукты распада различных веществ после переваривания пищи, лекарственных средств, токсичных и вредных веществ, а также лишней воды;
• Выполняют защитную функцию от воздействия вредных веществ на организм человека.

Что такое нефроны?

Нефроны являются основными функциональными и структурными единицами органа. Они представляют собой систему трубочек, слепых с одной стороны (в начале), которые выстланы клетками эпителия в один слой. Эти клетки называются нефроциты, при этом их морфологические особенности и высота в разных отделах нефронов разная.

В человеческой почке около 2 миллионов нефронов, длина одного нефрона составляет приблизительно 30-50 мм, таким образом, их общая длина может составлять до 100 км, а  поверхность порядка 6 квадратных метров. Существует два типа нефронов:

• корковые, их система канальцев располагается преимущественно в корковом веществе;
• юкстамедуллярные, или околомозговые, их система канальцев расположена преимущественно в мозговом веществе почки.

В слепом конце нефрона находится капсула, охватывающая клубочек сосуда, вместе с ним капсула образует почечное тельце. От этой капсулы отходит каналец извитой формы (проксимальный), этот каналец идет в прямой, восходящий и нисходящий тонкие отделы нефрона. Данные отделы, в свою очередь, образуют петлю, которая переходит сначала в прямой дистальный каналец нефрона, а далее в дистальный извитой каналец нефрона. Канальцы дистальные извитые собираются во вставочных отделах собираются в трубки, которые и являются в мочевыводящих путях начальными отделами.

Капсула нефрона

Капсула нефрона представляет собой полость в форме чаши, с двумя ограничивающими листками:

• Наружным, состоящим из нефроцитов плоской формы;
• Внутренним, состоящим из клеток падоцитов.

Клетки падоциты имеют цитотрабекулы (цитоплазматические крупные выросты), от которых отходят цитоподии (мелкие цитоплазматические отростки). Подоциты своими цитоплазматическими отростками прилегабт к трехслойной базальной мембране, с противоположной стороны которой находятся эндотелтоциты капилляров кровеносного сосуда почечного клубочка.

Что представляет собой фильтр почек?

Фильтр почек – это совокупность трехслойной базальной мембраны и подоцитов с одной ее стороны, а эндотелтоцитов кровеносных капилляров клубочка почки с другой. Строение фильтра почек представлено на рисунке.

Рис. Строение фильтра почек. 1 – эндотелиоцит кровеностного капилляра почечного тельца; 2 –базальная трёхслойная мембрана; 3 – подоцит; 4 – цитотрабекула подоцита; 5 – цитопедикулы; 6 –щель фильтрационная; 7 –диафрагма фильтрационная; 8 – гликокаликс; 9 – полость капсулы тельца почечного; 10 – эритроцит.

Между кровеностными капиллярами в сосудистом клубочке располагается мезангий, который состоит из трех видов клеток мезангиоцитов:

1. Оседлые макрофаги;
2. Транзитные макрофаги, или моноциты;
3. Гладкомышечные.

Оседлые и транзитные макрофаги распознают и фагоцитируют антигены, при помощи Fc-рецепторов. Гладкомышечные клетки образуют матрикс мезангиума и регулируют кровоток в клубочках путем сокращения под действием гистамина, ангиотензина и вазопрессина.

Функции почечного фильтра

Первая фаза фильтрации плазмы крови происходит с участием почечного фильтра в полости капсулы нефрона. Это фильтр способен задерживать белки плазмы крови (фибриноген, антитела) и форменные элементы крови, а также макромолекулы с отрицательным зарядом. Таким образом формируется первичная моча.

Кубические или призматические клетки в проксимальном отделе нефрона имеют на апикальном своем полюсе каемку в виде щеточки. А базальный лабиринт представляет собой базальную часть плазмолеммы, имеющую «ямки», в которых находятся митохондрии. В этой части нефрона происходит всасывание в кровь обратно:

• Воды;
• Глюкозы (до 100%);
• Аминокислот (порядка 98%);
• Электролитов;
• Мочевой кислоты (около 77%);
• Мочевины (порядка 60%).

Восходящая часть петли нефрона и дистальный извитой отдел образуется нефроцитами кубической формы (такими же как в проксимальном отделе, но без «ямок» и щетинистой каемки), а тонкий отдел петли выстилается клетками плоской формы. В этих отделах происходит обратное всасывание в кровоток воды и электролитов.

Далее нефроны собираются в трубки, которые выстланы эпителием из высоких цилиндрических светлых и темных клеток. Предполагается, что светлые клетки отвечают за обратное всасывание в кровоток электролитов и воды, производят простагландины, а темные вырабатывают соляную кислоту.

Интересный факт. В ходе фильтрации крови, весь ее объем проходит через почки всего за пять минут. За это время из организма человека удаляется максимальное количество ненужных и лишних веществ.

Кровоснабжение почек

В человеческом организме кровоснабжение почек имеет самый большой объем кровотока, в сравнении с другими органами. Почечные артерии, обеспечивающие питание почек, короткие и начинаются от брюшной аорты. В почке артерии делятся на артериолами (более мелкие сосуды), которые располагаются в межпирамидном пространстве.

Дуговая артерия проходит между мозговым и корковым веществами почек. От нее более мелкие артерии, проходя в междольковом пространстве, ответвляются, питая корковое вещество. Далее междольковые артерии переходят во внутридольковые, а затем разветвляются на артериолы почечного клубочка.

Эти приносящие артериолы из проксимального отдела идут к почечным тельцам промежуточных и интерстициальных нефронов. Далее артериолы из дистальных отделов идут к, так называемым, юкстамедуллярным нефронам почек. Таким образом в почке сформировано два вида кровообращения:

• Кортикальное кровообращение, которое располагается в районе мальпигиевых канальцев;
• Юкстагломерулярное кровообращение, располагающиеся на границе мозгового и коркового вещества, в районе крупных почечных клубочков.

Выводящая и приносящая артериолы юкстамедуллярных клубочков по размеру одинаковые. В них происходит замедление кровотока и фильтрование крови, с небольшим выделением мочи. При этом выносящая артериола не образует сеть, не разветвляется, а спускается в мозговой слой, обеспечивая ему питание. Уже внутри мозгового слоя она разветвляется на капилляры, которые собираются в венулы, а те в свою очередь – в венозные сосуды, которые соединяются в почечные вены. Почечные вены собираются и вливаются в систему нижней полой вены.

Для справки: Только 20% крови проходит фильтрацию в юкстагломерулярных клубочках, а основной объем поступающей крови проходит фильтрацию в  мальпигиевых клубочках (80%).

Важные особенности фильтрации крови почками

Чтобы поддерживать оптимальные условия образования почками мочи, происходит процесс саморегуляции:

• При повышении в приносящем сосуде артериального давления сокращаются мышечные волокна, и объем поступления крови уменьшается, тем самым снижая давление;
• При снижении артериального давления происходит расширение стенок приносящего сосуда, тем самым повышая приток крови.

В состоянии стресса или шока снижается кровоток и давление в почечных клубочках, в остальных случаях, как правило, давление в них поддерживается на одном уровне.