Структурная и функциональная единица почки

Почечной единицей является нефрон, который отвечает за фильтрацию крови и формирование первичной мочи. Нефрон выводит токсины и продукты метаболизма из организма. Он работает круглосуточно, фильтруя до 1,7 тысячи литров плазмы крови, из которых образуется чуть больше литра мочи. За сутки образуется около 170 литров первичной мочи, которая затем сгущается до суточной нормы урины. В почках находится около 2 миллионов нефронов. Общая площадь их поверхности, выполняющей выделительную функцию, составляет примерно 8 м², что в три раза больше площади кожных покровов.

Строение нефрона

Нефрон — структурно-функциональная единица почки с высоким запасом прочности. Этот резерв обеспечивается тем, что одновременно функционирует лишь 1/3 нефронов. Поэтому человек может жить даже после удаления одной из почек.

Нефрон очищает артериальную кровь, поступающую в почку по приносящей артерии, а очищенная кровь отводится по отводящей артерии. При этом приносящая артерия шире отводящей, что создает перепад давления в почках.

Теперь разберемся со строением нефрона. Он начинается в корковом слое почки с капсулы Боумена, расположенной над капиллярным узлом артериолы. Капсула соединяется с ближайшим канальцем, который проникает в мозговое вещество. Это и есть место локализации капсул почечных нефронов. Далее каналец переходит в петлю Генле, состоящую из проксимального и дистального отрезков, где проксимальный считается начальным. Завершает нефрон собирательная трубка, в которую поступает вторичная урина из функционирующих нефронов.

Простое перечисление частей нефрона не даст полного понимания его работы. Важно также изучить функции каждого отдела этой функциональной единицы.

Капсула

Вокруг капиллярного клубочка расположены клетки подоциты, которые образуют своего рода шапочку. Это образование называется почечным тельцем. Физиологическая жидкость проникает через поры почечного тельца в капсулу Боумена, где формируется инфильтрат — продукт фильтрации плазмы крови.

Проксимальный каналец

Проксимальный канальец — это часть нефрона, покрытая с внешней стороны базальной мембраной. Внутреннюю поверхность канальца выстилают микроворсинки, которые увеличивают его площадь, подобно щётке.

С внешней стороны базальная мембрана образует складки, которые разглаживаются при наполнении канальца. В этот момент он становится округлым в поперечном сечении, а эпителий утолщается. Если жидкость отсутствует, поперечник канальца сужается, а клетки принимают призматическую форму.

Основные функции проксимального канальца включают реабсорбцию:

• воды;
• ионов магния, калия, кальция и хлора;
• 85 % натрия;
• солей сульфатов, фосфатов и бикарбонатов;
• витаминов, белков, глюкозы и креатинина.

Затем вещества из канальца проникают в кровеносные сосуды, которые его окружают. В этом участке почки в просвет канальца всасываются:

• желчные кислоты;
• мочевая, щавелевая и парааминогиппуровая кислота;
• адреналин;
• гистамин;
• тиамин;
• ацетилхолин.

Важно: через почечный канальец транспортируются лекарственные соединения, такие как фуросемид, пенициллин и атропин. Здесь также происходит расщепление гормонов (гастрин, инсулин, пролактин и др.), что снижает их концентрацию в плазме крови.

Петля Генле

Структурно-функциональной единицей почки является нефрон. На следующем участке он состоит из начального отдела петли Генле. Почечный каналец переходит в нисходящий участок петли, который спускается в мозговое вещество. Восходящий отрезок этой петли поднимается в корковый слой, приближаясь к капсуле Боумена.

На начальном этапе петля не сильно отличается от проксимального канальца. Постепенно её просвет сужается. В этом просвете фильтруется натрий, который попадает в межтканевую жидкость, становясь гипертонической. Это важно для функционирования собирательных трубочек: из-за высокого содержания соли в физиологической жидкости происходит всасывание воды. Затем начинается расширение восходящего участка петли, который переходит в дистальный каналец.

Дистальный каналец

Дистальные канальцы — это короткие участки, выстланные низкими эпителиальными клетками. Внутреннюю поверхность канала не покрывают ворсинки. С внешней стороны сохраняется складчатая базальная мембрана. В этой части нефрона, структурной единицы почки, происходит реабсорбция воды и натрия, а также выделение ионов аммиака и водорода в просвет.

Разновидности нефронов

Существует несколько разновидностей нефронов, которые различаются по функциональному назначению и строению.

Вы уже знаете, что нефрон является структурной и функциональной единицей почки. Однако, помимо этого, выделяют несколько типов нефронов:

• юкстамедуллярные
• корковые (интракортикальные и суперфициальные)

Корковые

В корковом почечном слое находятся два типа нефронов. Суперфициальные нефроны составляют лишь 1%. Их отличает низкий объём фильтрации, укороченная петля Генле и поверхностное расположение клубочков.

Интракортикальные нефроны составляют 80% и располагаются в средней части коркового слоя. Они выполняют основные функции фильтрации урины. В этих нефронах кровь протекает под высоким давлением из-за расширения приводящей артерии.

Юкстамедуллярные

Это небольшая группа нефронов, составляющая лишь 20% от общего числа. Большая часть нефрона находится в мозговом слое, а капсула расположена на границе мозгового и коркового слоев. У таких нефронов петля Генле опускается почти до почечной лоханки.

Эти нефроны играют ключевую роль в концентрирующей функции почек, то есть в способности органа концентрировать мочу. У них самая длинная петля Генле, а диаметр отводящей и приносящей артерий одинаковый.

Функции почечных нефронов

Главная задача почечных нефронов — формирование мочи и реабсорбция важных веществ.

Нефрон, как функциональная единица почки, выполняет следующие основные функции:

• регулировка тонуса сосудов;
• концентрация мочи;
• контроль кровяного давления.

Процесс формирования урины включает несколько этапов:

В почечных клубочках происходит фильтрация кровяной плазмы, поступающей по артериям. В результате образуется первичная урина. Из фильтрата реабсорбируются полезные вещества, что приводит к концентрации урины.

Функции корковых нефронов

Главная задача почечных нефронов — формирование мочи и реабсорбция важных веществ, таких как аминокислоты, белки, глюкоза, минералы и гормоны. Нефроны участвуют в фильтрации мочи и реабсорбции благодаря особенностям кровоснабжения. Все реабсорбированные вещества сразу поступают в кровь через капиллярную сеть отводящей артерии, расположенной рядом.

Функции юкстамедуллярных нефронов

Главная задача этих элементов почки — концентрация урины. Это достигается благодаря особенностям кровотока через отводящую артерию. Артерия не проходит через капиллярный узел, а сразу впадает в венулы, которые затем превращаются в вены.

Важно: этот тип нефронов участвует в образовании веществ, регулирующих кровяное давление. Комплекс этих нефронов вырабатывает ренин, необходимый для образования сосудосуживающего вещества — ангиотензина 2.

Строение функциональной единицы почки и ее особенности

Полноценное функционирование почки обеспечивается работой множества нефронов. Каждый нефрон — это самостоятельная единица, выполняющая определенные действия. Несмотря на микроскопические размеры, нефрон имеет сложное строение, включающее следующие отделы:

1. Капсула Шумлянского-Боумена и клубок сосудов образуют почечное тельце, расположенное на входе в нефрон. Сосудистое сплетение состоит из капилляров, связанных с афферентной артериолой. Их задача — очищение крови и передача ее по дальнейшей цепи. После фильтрации отфильтрованная часть крови попадает во вторичные капилляры, расположенные вне капсулы, и затем в мозговое вещество почки.

2. Сосудистый клубок окружен капсулой Шумлянского-Боумена, состоящей из париетального и висцерального листков. Внешний слой образован плоским эпителием, а внутренний — подоцитами на базальной мембране. Висцеральный листок имеет щели, перетянутые мембраной, предназначенные для очистки жидкости.

3. Проксимальный каналец состоит из высокой эпителиальной ткани с цилиндрическим строением, ярко выраженной щеткообразной каймой и компонентами базолатеральной мембраны. Эта структура увеличивает поверхность клетки и усиливает резорбцию.

4. Петля Генле соединяет проксимальные и дистальные каналы. Она состоит из верхнего и нижнего колена с небольшим расширением в основании. Петля транспортирует плазму крови внутри нефрона и обеспечивает реабсорбцию жидкости и ионов, а также передает мочевину в мозговую часть почки.

5. Тыльный участок нефрона — это связующий каналец, входящий в сеть накопительных трубок. Он начинается в корковой ткани и заканчивается в почечной лоханке, проходя через весь мозговой отдел. Длина канала может достигать 50 мм, что делает его самой большой частью нефрона и соединяет все его отделы.

Функциональные особенности структурных единиц почек и их разновидности

Строение нефронов обеспечивает их функциональность и одинаково для всех единиц. Однако существуют различия, обусловленные расположением в почке, параметрами клубочков и глубиной залегания в корковой оболочке. Нефрон почки делится на три основные разновидности:

• суперфициальные;
• интракортикальные;
• юкстамедуллярные.

Эти виды нефронов имеют схожую структуру, но различаются размерами составных частей, особенно петель. Суперфициальные нефроны имеют короткие петли и небольшой размер, тогда как юкстамедуллярные — большие размеры и длинные петли.

Различия в структуре объясняются функциональностью и задачами каждой разновидности. Несмотря на расположение и размеры канальцев, нефроны выполняют важную работу по фильтрации крови и образованию мочи. Их количество в почке превышает один миллион, что объясняет высокую работоспособность органа.

Нефрон как структурная единица почки выполняет огромную работу. Если рассчитать уровень совместного воздействия нефронов на организм, то выделительная способность этой миллионной системы превышает площадь тела человека в 5-6 раз.

Для нормальной жизнедеятельности человека достаточно работы одной трети от общего числа нефронов. Оставшиеся нефроны формируют резерв и включаются в работу при повышенных нагрузках, обеспечивая полноценную работу почек.

Ярким примером запаса работоспособности является операция по удалению почки. После удаления вся нагрузка ложится на оставшийся орган, и ранее незадействованные нефроны включаются в работу. Это обеспечивает полноценную фильтрацию жидкостей и выполнение всех необходимых процессов, благодаря чему удаление почки проходит для организма практически бесследно.

Клубочковая фильтрация: скорость протекания процессов и их структура

Функциональность почек определяется скоростью фильтрации, обеспечиваемой клубочками, которая достигает 170-200 л/сутки. Этот показатель в 16-18 раз превышает общий объем крови в организме. Высокая скорость процессов фильтрации позволяет жидкости проходить через нефроны 18-20 раз в сутки.

Скорость почечной фильтрации служит индикатором работоспособности почек. Снижение этого показателя указывает на возможные нарушения или патологии.

Определение интенсивности кровоснабжения функциональных единиц почек является важным параметром для своевременного выявления почечной недостаточности.

Клубочковые фильтры нефронов разделяют жидкость и вещества с низкой молекулярной массой, образуя плазму крови. Фильтрация осуществляется через барьер, который не пропускает крупные молекулы. Мембрана, отвечающая за фильтрацию, состоит из нескольких слоев:

• потоциты;
• базальные ткани;
• эндотелиальные клетки сосудов.

Неочищенная жидкость проходит через эти слои и фильтруется в клубочке, что позволяет отсеивать белки и крупные примеси. Плазма и жидкость свободно проникают через фильтрационную мембрану, что является основной функцией нефрона и почки.

Нефрон, как структурно-функциональная единица почки, имеет сложную структуру, состоящую из нескольких отделов. Каждый из них выполняет свои функции, обеспечивая высокую работоспособность нефронов. Нефрон отвечает за фильтрацию крови, выделение веществ и образование мочи, поддерживая баланс веществ в организме.

В зрелой почке человека содержится около 1-1,3 млн нефронов. Нефрон начинается с почечного (мальпигиева) тельца, содержащего клубочек кровеносных капилляров, окруженный двухслойной капсулой Шумлянского — Боумена. Внутренняя поверхность капсулы выстлана эпителиальными клетками. Наружный листок капсулы состоит из базальной мембраны и кубических эпителиальных клеток, переходящих в эпителий канальцев. Между двумя листками капсулы находится полость, переходящая в просвет проксимального отдела канальцев.

Проксимальный отдел канальцев начинается извитой частью, переходящей в прямую. Клетки проксимального отдела имеют щеточную каемку из микроворсинок. Затем следует тонкая нисходящая часть петли Генле, покрытая плоскими эпителиальными клетками. Нисходящий отдел петли опускается в мозговое вещество почки, поворачивает на 180° и переходит в восходящую часть петли нефрона. Дистальный отдел канальцев состоит из восходящей части петли Генле и включает толстую восходящую часть. Этот отдел поднимается до уровня клубочка своего нефрона, где начинается дистальный извитой каналец.

Дистальные извитые канальцы впадают в собирательные трубочки, которые опускаются из коркового вещества в мозговое и сливаются в выводные протоки, открывающиеся в почечной лоханке. Почечные лоханки соединяются с мочеточниками, впадающими в мочевой пузырь.

По особенностям локализации клубочков, строения канальцев и кровоснабжения различают три типа нефронов: суперфициальные (поверхностные) (20-30%), интракортикальные (60-75%) и юкстамедуллярные (10-15%).

Кровоснабжение почек отличается тем, что кровь используется не только для питания органа, но и для образования мочи. Почки получают кровь из коротких почечных артерий, отходящих от аорты. В почке артерия делится на множество мелких артериол, приносящих кровь к клубочкам. Приносящая (афферентная) артериола входит в клубочек и распадается на капилляры, образующие выносящую (эфферентную) артериолу. Диаметр приносящей артериолы почти в два раза больше, чем выносящей, что поддерживает необходимое артериальное давление (70 мм рт. ст.) в клубочке. Мышечная стенка приносящей артериолы лучше развита, что позволяет регулировать её просвет. Выносящая артериола распадается на капилляры вокруг проксимальных и дистальных канальцев, которые переходят в венозные сосуды, сливающиеся в вены и отдающие кровь в нижнюю полую вену. Капилляры клубочков выполняют только функцию мочеобразования. У юкстамедуллярного нефрона эфферентная артериола образует прямые сосуды, которые вместе с петлёй Генле спускаются в мозговое вещество почки и участвуют в осмотическом концентрировании мочи.

Через сосуды почки в минуту проходит около 1/4 объема крови, выбрасываемого сердцем в аорту. Почечный кровоток делится на корковый и мозговой. Максимальная скорость кровотока наблюдается в корковом веществе (область клубочков и проксимальных канальцев) и составляет 4-5 мл/мин на 1 г ткани, что является самым высоким уровнем органного кровотока.

Юкстагломерулярный аппарат (ЮГА) представляет собой совокупность клеток, синтезирующих ренин и другие биологически активные вещества. Он образует треугольник, стороны которого составляют афферентная и эфферентная артериолы, а основание — участок стенки извитой части дистального канальца — плотное пятно (macula densa). В состав ЮГА входят гранулярные клетки (юкстагломерулярные), расположенные на внутренней поверхности афферентной артериолы, клетки плотного пятна и юкставаскулярные клетки, находящиеся между артериолами и плотным пятном.

Мочеобразование осуществляется за счет трех последовательных процессов:

1. Клубочковая фильтрация (ультрафильтрация) воды и низкомолекулярных компонентов из плазмы крови в капсулу почечного клубочка с образованием первичной мочи.
2. Канальцевая реабсорбция — обратное всасывание профильтровавшихся веществ и воды из первичной мочи в кровь.
3. Канальцевая секреция — перенос из крови в просвет канальцев ионов и органических веществ.

На продольном разрезе почки различают корковое и мозговое вещество. Мозговое вещество состоит из 10-15 конусообразных почечных пирамид, основание которых обращено к поверхности почки, а верхушки — к почечной лоханке. Корковое вещество толщиной 5-7 мм окружает основания пирамид и образует почечные столбы, направленные к центру почки.

Пирамиды и окружающее корковое вещество формируют почечные доли, а 2-3 доли объединяются в сегменты почки. Верхушки пирамид соединяются в сосочки, на которых находятся сосочковые отверстия. Каждая сосочка окружена воронковидной полостью — малой почечной чашкой. Несколько малых чашечек соединяются в большую почечную чашку, которая открывается в почечную лоханку, ведущую к мочеточнику.

Нефрон — структурно-функциональная единица почки, начинающаяся в корковом веществе почечным тельцем. Почечное тельце состоит из клубочка кровеносных капилляров, окруженного двустенной капсулой Боумена-Шумлянского. От почечного тельца отходит проксимальный извитой каналец, который продолжается в пирамиду мозгового вещества в виде прямого канальца, образующего петлю Генле. Прямой каналец возвращается в корковое вещество, где переходит в дистальный извитой каналец, который дает начало вставочному отделу и собирательной трубочке. Несколько собирательных трубочек сливаются и открываются на сосочках.

На фронтальном разрезе почки видны почечная пазуха и окружающий её толстый слой почечного вещества, состоящий из коркового и мозгового вещества.

Мозговое вещество имеет толщину 20-25 мм и состоит из 12 почечных пирамид. Между пирамидами находятся прослойки коркового вещества, называемые почечными столбами. Корковое вещество представляет собой узкую полосу красно-бурого цвета толщиной 4-7 мм, образующую наружный слой почечной паренхимы. Оно имеет зернистый вид и состоит из темных и светлых полосок, образующих почечные дольки.

Микроскопическое строение почки включает рыхлую волокнистую соединительную ткань, богатую ретикулярными клетками и волокнами. Паренхима представлена эпителиальными почечными канальцами, образующими нефроны. В каждой почке их около 1 млн. Нефрон состоит из почечного тельца, проксимального отдела, петли нефрона и дистального отдела.

Почечное тельце представляет собой капсулу клубочка и клубочек кровеносных капилляров. Капсула имеет два листка: наружный и внутренний, где внутренний листок покрыт подоцитами. Между листками находится полость капсулы.

Проксимальный и дистальный отделы нефрона имеют форму извитых трубочек. Петля нефрона состоит из нисходящей и восходящей частей, между которыми образуется изгиб. Дистальные извитые канальцы впадают в собирательные трубочки, которые идут в почечных пирамидах к почечным сосочкам, где открываются отверстиями.

Нефроны делятся на корковые (около 80% от общего количества) и юкстамедуллярные (около 20%).