Особенности структурно-функциональной единицы почки
Почка человека – жизненно важный орган, который насчитывает больше одного миллиона структурных элементов – нефронов. Нефрон – структурно-функциональная единица почки. Именно в нем и происходит мочеобразование.
Содержание:
Физиологическая организация нефрона
Строение нефрона
Любой нефрон является оболочкой клубочка, состоящей из двух стенок, внутри которой функционирует клубок капилляров. Изнутри оболочка покрыта особыми клетками эпителия. Пространство между внутренностным и пристеночным шарами капсулы трансформируется в отверстие проксимального изогнутого канальца. Клетки этого канала характеризуются тем, что имеют своеобразную щеточную кромку, состоящую из микроскопических ворсинок, которые врастают вглубь самого канала.
После канальца следует узкий опускающийся участок петельки нефрона. Его стенка – это совокупность коротких, плоских клеток эпителия. Этот отсек петельки нефрона часто достигает глубин самого мозгового вещества, где канал прогибается под углом 180°. Затем следует разворот в направлении корковых почечных образований, плавно перерастающих в следующий сегмент петли нефрона.
Она образовывается из толстой подымающейся части, но может вмещать также и деликатную часть. Достигнув места размещения клубочка соответствующего нефрона, она входит в дистальный изогнутый каналец. Этот отсек канала непременно касается клубочка в районе уплотненного места, размещенного посреди доставляющей и выносящей артериол.
В клетках уплотненного подымающегося отделения и изогнутого канальца нет ворсистой кромки, зато есть огромное количество митохондрий, а площадь базальной плазматической мембраны возрастает благодаря многочисленным складкам.
Заключительный участок нефрона является укороченным связующим канальцем, входящим в накопительную трубку. Начинается он в корковой субстанции почки. Посредством накопительных трубок, которые заканчиваются в области почечной лоханки, он проходит сквозь мозговое вещество. Любая оболочка клубочка составляет в диаметре приблизительно 0,2 мм, в то время как длина канальца одного нефрона может достигнуть даже 50 мм.
Капилляры нефрона
Благодаря особенному строению и специфике функций существует несколько секций структурных элементов почек:
- проксимальный;
- тонкий сегмент петли нефрона;
- дистальный отдел.
Каналы нефрона связаны с накопительными трубками. Во время эмбрионального развития они совершенствуются произвольно, но в сформированной почке своими функциями они подобны дистальному участку нефрона.
Виды нефронов
Почка состоит из нескольких типов нефронов: суперфициальных (поверхностных), интракортикальных и юкстамедуллярных. Главные отличия между ними основываются на их размещении в почке, размерах клубочков, а также глубине локализации клубков и проксимальных канальцев в корковом веществе почки. Имеют особое значение и такие аспекты, как: продолжительность некоторых сегментов нефрона и особенности петель.
Первый тип нефронов является соединением из коротких петель, а вот последний тип, наоборот, – из длинных. Объясняется это очень просто: они должны доставать вплоть до части почки, расположенной под корковой субстанцией.
Виды нефронов
Тот участок органа, в котором есть каналец, выполняет огромную функциональную работу – и это несмотря на то, что базируется он в какой-либо ключевой для органа субстанции. Каждое вещество специализируется на сохранении отдельных видов почечных клубочков. В корковой субстанции присутствуют почечные клубочки, специфические отделы канальцев, соединительные отделы.
Размещение всех элементов нефрона в почке имеет огромное значение. Именно оно влияет на форму участия нефронов в функционировании главного органа мочевыделительной системы, в первую очередь, – на характерное сосредоточивание мочи.
Физиология клубочковой фильтрации
Карл Людвиг
Еще в далеком 1842 г. немецкий ученый К. Людвиг обнародовал исследование на тему фильтрации. Он считал, что фильтрация воды и растворимых субстанций – это начальный этап в процессе создания мочи. Но только почти через сто лет А. Ричардсу удалось обосновать эту мысль благодаря удачному эксперименту.
Известный американский физиолог посредством манипулятора, работающего с микрочастицами, пунктировал микроскопической пипеткой клубочковую оболочку, достал и проанализировал ее внутреннюю жидкость. Оказалось, что это первичная моча из плазмы крови.
С помощью клубочкового фильтра осуществляется фильтрация воды и других составляющих с малым весом молекул, создающих плазму крови посредством мембран и давления. На этом этапе фильтрации формируется своеобразный барьер, сквозь который не под силу пройти высокомолекулярным веществам. Он осуществим только благодаря разнице давлений: гидростатического давления крови и в капсуле, а также онкотического, которое действует на белки в плазме крови.
Чтобы понять масштабы тонкости капилляров и их количества, достаточно знать, что сумма их площади чуть больше общей площади человеческого тела. На каждые 0,1 кг почки приходится 1,5 м капилляров.
Сама мембрана, через которую непосредственно и осуществляется фильтрация жидкости, основывается на трех полноценных шарах: эндотелиальных клетках мелких сосудов, базальной мембране и подоцитах. Именно сквозь них жидкость и попадает из отверстия сосуда в пространство капсулы клубочка.
Схема кубочка нефрона
Рассмотрим их подробнее.
- Эндотелиальные клетки. Эти структурные элементарные единицы строения очень тонкие по всей длине, кроме тех мест, где они располагаются вблизи ядра. 30 % от поверхности клетки – округлые поровые отверстия размером 50–100 нм. Если кровоток в норме, то с помощью особо больших молекул образовывается преграждающий шар на самой поверхности эндотелия.Именно они препятствуют прохождению альбуминов. Частицы крови и белка отсеиваются, в то время как плазма крови и вода беспрепятственно проникают сквозь фильтр, доходя до самой базальной мембраны.
- Базальная мембрана. Мембранный клубочек фильтрует все время. От его слаженной работы зависит общее состояние почки. Одной из его основополагающих частей является непосредственно сам тонкий бесклеточный слой, отделяющий соединительную ткань от эпителия или эндотелия.Толщина человеческой базальной мембраны колеблется от 250 до 400 нм. Одна только эта тоненькая мембрана имеет в своей структуре один узловой и два периферических слоя. Ее поры в состоянии преградить путь молекулам диаметром, превышающим 6 нм.
- Подоциты. Щелевые мембраны между отростками процитов также определяют размер фильтрующихся веществ. Клетки эпителия направлены в отверстие оболочки почечного клубочка и владеют специфическими отросточками, которыми и крепятся к базальной мембране. Она, а также щелевые мембраны между отростками, уменьшают фильтрацию соединений молекул, диаметр которых превышает 6 нм. Это значит, что элементы с радиусом больше 3 нм просто не проходят сквозь нее.
Пройти белку сквозь клубочковый фильтр не позволяют молекулы с негативным зарядом, составляющие субстанции базальной мембраны, и особые элементы в выстилке. Существует определенный лимит для фильтрации белков, которые имеют отрицательный заряд.
Зависит он от габаритов пор клубочкового фильтра и их электрической негативности. Это значит, что структура клубочкового вещества, прошедшего фильтрацию, обусловливается качествами эпителиального препятствия и базальной мембраны.
Конечно же, величина и особенности пор фильтрующей преграды реализовываются в разнообразных вариантах, поэтому при нормальных обстоятельствах в первичной моче можно выявить всего лишь следы белковых группировок, присущих плазме крови. Проникание особо больших молекул сквозь поры обусловливается частично их параметрами, а частично – локализацией молекулы, ее трехмерного соотношения с формой поры.
