Нефрон почки

Анатомические особенности нефрона обеспечивают его функции и процесс образования мочи из плазмы. Нефрон работает как отлаженный механизм благодаря своей сложной структуре. При фильтрации плазмы крови от форменных элементов образуется первичная моча, большая часть которой затем всасывается обратно в организм.

Что это такое?

Нефрон — главная структурно-функциональная единица почечной ткани, участвующая в фильтрации и реабсорбции мочи. Исследования показывают, что только 35% клеточных единиц в паренхиме активно функционируют, в то время как остальные служат резервом на случай заболеваний или повреждений. Эти нефроны активируются в экстренных ситуациях, когда требуется увеличить объем работы.

С возрастом количество активных нефронов значительно уменьшается.

Строение почечного тела

Снаружи каждый элемент покрыт капсулой, внутри которой находится почечный клубочек, состоящий из мелких сосудов, ответвляющихся от артерии почки. Морфофункциональная единица получает кровоснабжение от двух артериальных сосудов. В капиллярах клубочков образуется первичная моча через процесс фильтрации. Между клубочком и сосудистым сплетением есть щелевидное пространство, переходящее в канальцы нефрона. Фильтрация крови происходит в почечном тельце. Строение нефрона включает три отдела извитых почечных канальцев, расположенных за пределами капсулы, где происходит всасывание необходимых организму веществ из первичной мочи.

Как работает?

Все образования в нефроне окружены мезангием, который восстанавливает и питает клеточные структуры. Он представлен рыхлой соединительной тканью. Первичная отфильтрованная моча из срединной щели попадает в проксимальный каналец, где начинается процесс всасывания с помощью длинных ворсинок, увеличивающих рабочую площадь. Это позволяет организму возвращать воду и натрий. В этой структуре также выделяются гормоны, регулирующие артериальное давление и уровень кальция в крови.

Следующая структурная единица почки — петля Генле (нисходящий и восходящий отделы). Она отвечает за обратный захват натрия, хлора и калия. Дистальный каналец содержит энергетические запасы, необходимые для функционирования почечного тельца. Затем образуется собирательная трубка, выводящая мочу за пределы органа. Функция канальцев почек заключается в обратной реабсорбции необходимых организму компонентов, что приводит к окончательному образованию мочи.

Виды структурных единиц

В зависимости от локализации, размеров и структуры нефронов различают следующие их виды:

• Юкстамедуллярные. Расположены ближе к центральной части, между корковым и мозговым веществом, и имеют длинные петли Генле, достигающие пирамид.
• Кортикальные. Составляют основную часть нефронов и находятся в наружной коре почки.
• Субкапсулярные. Находятся под капсулой органа.

Моча образуется в клубочках, а реабсорбцией занимаются канальцы.

Типы нефронов

Существуют следующие разновидности почечных телец человека:

• Суперфициальные — находятся на поверхности коркового вещества и составляют не более четверти от общего числа.
• Интракортикальные — расположены в толще коры и составляют более половины.

Функции целостной единицы почки

Основная функция парного органа — образование мочи. Капсула нефрона участвует в фильтрации крови, превращая плазму, за исключением форменных элементов, в первичную мочу. Через фильтры подоцитов не проходят только крупные клетки. Далее в процессе образования урины происходит реабсорбция, которая представляет собой обратный захват полезных для организма компонентов. Эту функцию выполняют прямые канальцы, которые также выделяют гормоны, влияющие на скорость кровотока и артериальное давление. Процесс контролируется различными эндокринными системами.

Таким образом, структурно-функциональная единица почки выполняет следующие функции:

• фильтрация;
• обратное всасывание;
• выделение.

Нарушение функции

Если анатомия или функции нефронов изменяются, это приводит к нарушениям кислотности, водно-солевого баланса и обмена веществ. Заболевания могут развиваться внутриутробно (врожденные тубулопатии) или возникать после рождения (приобретенные патологии). Нарушение функции канальцев, отвечающих за обратное всасывание, вызывает полиурию и потерю микроэлементов в крови.

При повреждении структуры клубочка, состоящего из подоцитов, здоровые клетки из крови попадают в мочу, что приводит к снижению количества форменных элементов в крови. Патология нефронов нарушает нормальную фильтрацию плазмы и очищение организма от токсинов, поэтому больным показан диализ — процедура, при которой кровь проходит через специальный аппарат для удаления токсических веществ.

Нефрон — основная структурная и функциональная единица почки, где происходят ключевые этапы образования мочи. Информация о строении нефрона и его функциях важна для понимания работы почечной системы.

Строение нефрона: почечное тельце

В зрелой почке здорового человека находится от 1 до 1,3 миллиардов нефронов. Нефрон состоит из почечного тельца и петли Генле. Почечное тельце включает мальпигиевый клубочек и капсулу Боумена — Шумлянского. Клубочек представляет собой сеть мелких капилляров, через которые кровь поступает через приносную артерию для фильтрации плазмы. Остаток крови выводится выносящей артериолой.

Капсула Боумена состоит из двух листков: внутреннего и внешнего. Внешний лист — это плоский эпителий, а внутренний лист покрыт подоцитами, которые действуют как дополнительный фильтр, пропуская глюкозу и аминокислоты, но задерживая крупные белковые молекулы. В результате в почечном тельце образуется первичная моча, отличающаяся от плазмы крови отсутствием крупных молекул.

Нефрон: строение проксимального канальца и петли Генле

Проксимальный каналец соединяет почечное тельце и петлю Генле. Он имеет ворсинки, увеличивающие площадь внутреннего просвета и способствующие реабсорбции. Проксимальный каналец переходит в нисходящую часть петли Генле, которая имеет небольшой диаметр и опускается в мозговой слой, огибая ось на 180 градусов и поднимаясь вверх — здесь начинается восходящая часть петли Генле, имеющая больший диаметр.

Строение нефрона: дистальные канальцы

Восходящая часть петли Генле в корковом веществе переходит в дистальный извилистый каналец, который соприкасается с клубочком и контактирует с приносной и выносной артериолами. Здесь происходит конечная абсорбция полезных веществ. Дистальный каналец впадает в собирательную трубку, которая переносит жидкость в почечные лоханки.

Классификация нефронов

Существует три основных типа нефронов в зависимости от их расположения:

• Кортикальные нефроны (85% всех нефронов) расположены во внешней коре почки и имеют короткие петли Генле.
• Юкстамедуллярные нефроны находятся между мозговым и корковым слоями, имеют длинные петли Генле, проникающие в мозговое вещество.
• Субкапсулярные нефроны расположены непосредственно под капсулой.

Строение нефрона соответствует его функциям. Структурно-функциональной единицей почки является нефрон, состоящий из сосудистого клубочка, его капсулы и системы канальцев, ведущих в собирательные трубки. В каждой почке человека около 1 миллиона нефронов, и с возрастом их количество уменьшается. Клубочки расположены в корковом слое почки, часть из них находится на границе с мозговым слоем и называется юкстамедуллярными. Они имеют длинные петли Генле, что способствует более эффективной концентрации первичной мочи.

Строение почечного клубочка

Клубочек покрыт висцеральным эпителием (подоцитами), который у сосудистого полюса переходит в париетальный эпителий капсулы Боумена. Кровь поступает в клубочек через афферентную артериолу и покидает его через эфферентную артериолу. Сжатие выносящей артериолы увеличивает гидростатическое давление в клубочке, что способствует фильтрации. В клубочке имеется около 50 капиллярных петель, между которыми есть анастомозы, позволяющие клубочку функционировать как «диализирующая система». Стенка капилляра клубочка представляет собой тройной фильтр, состоящий из фенестрированного эндотелия, гломерулярной базальной мембраны и щелевых диафрагм между ножками подоцитов.

Прохождение молекул через фильтрационный барьер зависит от их размера и заряда. Вещества с молекулярным весом более 50,000 Да почти не фильтруются. Из-за отрицательного заряда в клубочковом барьере анионы задерживаются больше, чем катионы. Эндотелиальные клетки имеют поры диаметром около 70 нм, окруженные гликопротеидами с отрицательным зарядом, которые образуют своеобразное сито для ультрафильтрации плазмы. Гломерулярная базальная мембрана (ГБМ) представляет непрерывный барьер между кровью и полостью капсулы и имеет толщину 300-390 нм у взрослых (у детей — 150-250 нм). ГБМ состоит из трех слоев: lamina rara externa, lamina densa и lamina rara interna. Важной частью ГБМ является коллаген IV типа, мутации которого могут приводить к наследственному нефриту.

Висцеральные эпителиальные клетки клубочка, подоциты, поддерживают архитектуру клубочка, препятствуют прохождению белка в мочевое пространство и синтезируют ГБМ. Эти клетки имеют длинные первичные отростки, заканчивающиеся «ножками», прикрепленными к ГБМ. Между ножками подоцитов натянута щелевая диафрагма, состоящая из белка нефрина, который связан с другими белковыми молекулами. Повреждение подоцитов может привести к протеинурии и нефротическому синдрому.

В клубочке также есть мезангиальные клетки, которые обеспечивают механическую фиксацию капиллярных петель и обладают сократительной способностью, влияя на клубочковый кровоток.

Почечные канальцы

Первичная моча попадает в проксимальные почечные канальцы, где происходит реабсорбция и секреция веществ. Проксимальные канальцы — самый длинный сегмент нефрона, покрыты микроворсинками, которые увеличивают рабочую поверхность. Здесь активно реабсорбируются глюкоза, аминокислоты и ионы натрия, калия, кальция и фосфатов. В проксимальные канальцы поступает около 180 л клубочкового ультрафильтрата, из которых 65-80% воды и натрия реабсорбируется.

Петля Генле состоит из нисходящего и восходящего участков, где происходит активный транспорт ионов натрия и хлора. Юкстагломерулярный аппарат включает клетки дистального канальца, экстрагломерулярные мезангиальные клетки и гранулярные клетки, продуцирующие ренин.

Дистальный каналец всасывает около 5% натрия первичной мочи. Собирательные трубки имеют три отдела: кортикальный, наружный и внутренний медуллярный. В собирательных трубках содержатся основные и вставочные клетки, которые отвечают за реабсорбцию натрия и секрецию ионов водорода.

Интерстициальные клетки почек в корковом слое выражены слабо, а в мозговом слое более заметны. В корковом веществе почек есть фагоцитирующие и фибробластоподобные клетки, которые продуцируют эритропоэтин. В мозговом веществе находятся клетки, содержащие липидные капли, служащие исходным материалом для синтеза простагландинов.

Нефрон — функциональная единица почки, где происходит фильтрация крови и образование мочи. Он состоит из клубочка, где фильтруется кровь, и извитых канальцев, где завершается образование мочи. Почечное тельце состоит из клубочка, окруженного капсулой Боумена, которая продолжается почечным канальцем.

В клубочке находятся ответвления сосудов от приносящей артерии, которые объединяются в выносящую артериолу, где течет очищенная кровь. Между слоями капсулы Боумена остается мочевое пространство, где находится первичная моча. Продолжением капсулы является почечный каналец, где происходит очищение первичной мочи и образование вторичной мочи.

Таким образом, нефрон почки можно описать следующим образом:

Рис. 1. Нефрон — основная функциональная единица почки, состоящая из:

• почечного тельца, представленного клубочком (К), окруженным капсулой Боумена (КБ);

• почечного канальца, состоящего из проксимального (ПК) канальца (серого цвета), тонкого сегмента (ТС) и дистального (ДК) канальца (белого цвета).

Проксимальный каналец делится на проксимальный извитой (ПИК) и проксимальный прямой (НИК) канальцы. В корковом веществе проксимальные канальцы образуют петли вокруг почечных телец и продолжаются в мозговое вещество. Тонкий сегмент опускается глубже в мозговое вещество, образует шпилькообразную петлю и возвращается в кору, переходя в дистальный прямой каналец (ДПК), который формирует петли вокруг почечного тельца.

Проксимальные и дистальные канальцы и тонкий сегмент формируют петлю Генле, проникающую на различную глубину в мозговое вещество, что определяет деление нефронов на корковые и юкстамедуллярные.

В почке около 1 миллиона нефронов. Если вытянуть нефрон в длину, он составит 2-3 см в зависимости от длины петли Генле.

Короткие соединительные участки соединяют дистальные канальцы с прямыми собирательными трубочками.

Рис. 3. Эпителий тонкого сегмента (ТС) состоит из одного слоя плоских эпителиальных клеток с ядром, выпячивающимся в просвет канальца.

Рис. 4. Дистальный каналец выстлан однослойным кубическим эпителием, лишенным щеточной каймы. Внутренний диаметр дистального канальца больше, чем у проксимального. Все канальцы окружены базальной мембраной (БМ).

В конце статьи стоит отметить, что нефроны бывают двух видов, подробнее об этом в статье «Виды нефронов».