Главная » Статьи » Этапы образования мочи

Этапы образования мочи


Выделение мочи

Слаженная работа организма устанавливается многими процессами и образование мочи один из них. За это отвечает парный орган — почки и органы мочеполовой системы: мочеиспускательный канал, мочевик и мочеточники. Нарушение осморегуляции из-за неправильной выработки и вывода биожидкости может привести к тяжелым заболеваниям.

Химический состав и свойства урины

Механизм образования мочи заключается в формировании первичной (возникает в почечных клетках — нефронах при ультрафильтрации плазмы в клубочках из капилляров и скапливанием в листах боуменовской капсулы) и вторичной урины. Состав первичной мочи включает в себя глюкозу, аминокислоты, некоторые группы витаминов, возвращающиеся в систему кровообращения, и воду. Присутствие этих компонентов делает этот тип урины похожей на плазму.

Второстепенная моча образуется в петле Генгле, и если провести сравнение, то, главное ее отличие от первичной — количество и качество компонентов: инсулин фильтруется, калий секретируется в канальцах, а моносахариды отсутствуют. Чтобы яснее понять как, с химической точки зрения, должна выглядеть моча у здорового человека, представлена таблица с данными. Здесь показано, какие вещества и в каком количестве входят в состав вторичной мочи.

Компоненты урины здорового человека
Название веществаМаксимально допустимое количество, г/сутки
Органические элементы
Креатинин0,5
Пептиды0,3—0,7
Мочевина20—35
Азот10—16
Мочевая кислота0,27—0,6
Аминокислоты1
Минеральные компоненты
Na3—6
K1,5—3
Ca0,1—0,3
Mg0,1—0,2
Cl3,4—9
Nh50,6—1,3
Гидрокарбонат0—3
Неорганические сульфаты0,6—1,8
Фосфаты2,5—4

Помимо описанных элементов, первичная моча состоит из более чем 150-ти элементов, но при анализе внимание обращают на такие показатели, как:

Вернуться к оглавлению

Как определить присутствие отклонений?

Исследуя урину под микроскопом, можно обнаружить некоторые отклонения в ее характеристиках.

Оценка свойств мочевой жидкости помогает врачу-нефрологу определить состояние органов, в которых образуется моча, и выявить возможные проблемы. Для этого проводятся исследования путем проверки ее под микроскопом и лабораторного анализа. Но указывать на возможные заболевания почек и мочеполовой системы в организме человека могут и те характеристики, определить которые можно самостоятельно, основываясь на таких свойствах:

  • Если образование вторичной мочи проходит без нарушений, она отличается желто-золотистым цветом. Это объясняется наличием в урине окрашивающего пигмента — урохрома. Окрас конечной мочи может варьироваться в зависимости от наличия или отсутствия патологических изменений в органах мочеполовой системы. При таких заболеваниях в урину попадает некоторое количество дополнительных элементов таких как эритроциты, желчные гормоны, гемоглобин.
  • В норме у человека на выходе прозрачная жидкость. Но в случае дисфункции органов, отвечающих за ее выведение, в состав мочи добавляются соли и/или гнойные выделения, которые делают ее мутноватой.
  • Если все органы мочевыводящей системы функционируют без отклонений, конечная жидкость не отличается резким неприятным ароматом. Запах «квашеных яблок» появляется в случае повышенного уровня сахара в крови или образования в организме большого количества кетоновых кислот.

На свойства выводимой жидкости также влияет рацион человека.

Вернуться к оглавлению

Количество выделяемой урины в сутки

Вес человека влияет на суточный объем урины.

Объем выделяемой мочи за 24 часа у здорового человека колеблется от 1 до 2-х литров. Показатели индивидуальные и зависят от того, какой вес у человека, образ жизни, уровень гидроза и от количества воды, которая употребляется. В зависимости от времени суток отличается и схема, по которой проходит процесс образования мочи. В дневное время урина выделяется быстрее и в больших объемах, а ночью, особенно в период от 2-х до 4-х часов утра жидкость образуется менее интенсивно из-за снижения активности организма. Из-за нарушений (повышенного или пониженного мочевыделения) могут возникнуть такие заболевания:

  • Анурия — критически низкое образование первичной мочи (до 200-т мл), которое может спровоцировать отравление организма.
  • Полиурия — образование за сутки в почках свыше 2-х литров урины. Говорит о возможном развитии нефрита, пиелонефрита, сахарного диабета.
  • Олигурия — снижение мочевыделения до 800 мл/сутки. Свидетельствует о чрезмерном накоплении натрия в организме, которое может привести к развитию гипертонической болезни.
Вернуться к оглавлению

Этапы образования мочи

Выделяют 3 фазы образования мочи: ультрафильтрацию, реабсорбцию и секрецию. В результате каждой из них осуществляется изменение состава и количества биожидкости. Место, в котором начинается формирование жидкости — нефроны, составляющие почку. В центре этих элементов находятся тельца, состоящие из мелких капилляров. Чтобы сформировалась вторичная моча, через эти пути ежедневно проходит до полутора тысяч литров крови.

Вернуться к оглавлению

Ультрафильтрация

После ультрафильтрационного этапа в урине не должны прослеживаться лейкоциты.

Само название первого этапа предполагает просачивание плазменных клеток через нефроны, вследствие чего в почки поступает около 160 л урины. Фильтрация крови происходит под сильным давлением (до 70 мм рт. ст.) в капиллярах структурных частиц парного органа и слабым — на капсулу вокруг них (до 30 мм рт. ст.). Такой резкий перепад давления провоцирует отделение жидкости с углеродом и неорганическими субстанциями (масса которых небольшая) из крови в сосуды нефронов. Встречаются случаи, когда в состав первичной урины попадают эритроциты, и она приобретает красноватый оттенок — это свидетельство воспаления почек. После того как происходит фильтрация крови, нежелательными являются такие вещества первичной мочи:

  • лейкоциты;
  • эритроциты;
  • некоторые белки;
  • тромбоциты.
Вернуться к оглавлению

Реабсорбция

Вторая фаза предполагает обратное всасывание питательных для человека веществ, что содержит первичная моча. Так получается потому что отфильтрованная жидкость, попадая в кровяное русло, частично в нем остается. В организм возвращается глюкоза, вода и аминокислоты. После реабсорбции веществ из первичной мочи, состав превращается во вторичную. На второй стадии объем мочи уменьшается из 160 л до полутора литров высококонцентрированного раствора.

Вернуться к оглавлению

Секреция урины

Этот этап продуцирования урины способствует нормальному кислотно-щелочному балансу организма.

На стадии канальцевой секреции схема реабсорбции происходит за счет обратного принципа, вследствие которого образуется моча, отличная от первоначальной и второстепенной по составу: содержит ионы водорода, калия, аммиак, а также некоторые лекарственные компоненты. Эта стадия протекает за счет поступления H+, K+ и Nh4 в первичную урину из сосудов, находящихся рядом с дистальными и собирательными каналами. Благодаря этому этапу поддерживается оптимальный кислотно-щелочный баланс не только в парном органе, но и во всем организме.

Вернуться к оглавлению

Как регулируется выделение мочи?

Нормальное прохождение мочи обеспечивается сбалансированной работой нервной и гормональной системы. В первую очередь организмом регулируется поддержание всех необходимых веществ в составе плазмы. Такой баланс достигается путем поддержания общего давления крови, которое, в свою очередь, влияет на давление в мальпигиевых клубочках. Сила движения плазмы в них зависит от сужения мелких кровеносных сосудов. Диурез также регулируется центральной нервной системой.

Вернуться к оглавлению

Вывод урины из организма

Из почечных лоханок урина поступает в мочеточники.

Выведение мочи из органов происходит после того, как первая ее часть в достаточном количестве пройдет все стадии образования и соберется в лоханке. После этого, она накапливается и проходит по специальной трубке цилиндрической формы, в состав которой входит три оболочки: слизистая, мышечная и волокнистая (наружная). Эти оболочки формируют мочеточник, обладающий свойством постоянного сокращения, через заднюю стенку которого начинается прохождение урины.

Количество мочи, накопление которой происходит в мочевике, варьируется от возраста и пола.

Ход мочи по выводящим путям осуществляется в 2 стадии. Сначала, за счет наполнения мочевого пузыря, стимулируются его стенки и передают нервные импульсы в головной мозг. Затем сигнал поступает в спину, откуда импульс открывает внутренний сфинктер, и человек чувствует позывы. Сокращающая работа сфинктера препятствует произвольному вытеканию урины из малого таза. Таким образом процесс выведения мочи контролируется.

4. Образование мочи [1976 - - Физиология человека]

Образование мочи идет в две фазы. Первая фаза - фильтрационная. На этом этапе вещества, приносимые кровью в капилляры клубочка, фильтруются в полость капсулы почечного тельца. В связи с тем, что просвет приносящего сосуда шире, чем выносящего, давление в клубочке капилляров достигает высоких величин (до 70 мм рт. ст.). Высокое давление в капиллярах клубочка обеспечивается еще и тем, что почечные артерии отходят прямо от брюшной аорты и кровь поступает в почки под большим давлением.

Итак, в капиллярах клубочка давление крови достигает 70 мм рт. ст., а давление в полости капсулы низкое (около 30 мм рт. ст.). За счет разности давления происходит фильтрация веществ, находящихся в крови, в полость капсулы почечного тельца.

В полость капсулы из плазмы крови, протекающей через капилляры клубочка, фильтруются вода и все растворенные в плазме вещества, за исключением крупномолекулярных соединений. Неорганические соли и такие органические соединения, как мочевина, мочевая кислота, глюкоза, аминокислоты, свободно проходят через стенки капилляров в полость капсулы. Белки с высоким молекулярным весом не проходят в полость капсулы и остаются в крови.

Жидкость, профильтровавшаяся в просвет капсулы, носит название первичной мочи. По составу она соответствует плазме крови без белков (табл. 20).

Таблица 20. Содержание веществ в плазме крови и моче

В сутки образуется около 150-170 л первичной мочи. Через почки в течение суток проходит 1700 л крови. Таким образом, из каждых 10 л крови, протекающей через капилляры клубочков, образуется около 1 л первичной мочи.

Во вторую фазу образования мочи происходит всасывание воды и некоторых составных частей первичной мочи обратно в кровь. Первичная моча, протекая по извитым канальцам, отдает крови воду, многие соли, глюкозу, аминокислоты и некоторые другие органические вещества. Мочевина, мочевая кислота обратно не всасываются, поэтому их концентрация в моче по ходу канальцев увеличивается.

Помимо обратного всасывания (реабсорбции) в канальцах происходит и активный процесс секреции, т. е. выделения в просвет канальцев некоторых веществ. Благодаря секреторной функции канальцев из организма удаляются вещества, которые по каким-либо причинам не могут профильтроваться из клубочка капилляров в полость капсулы почечного тельца.

В результате обратного всасывания и активной секреции у взрослого человека в мочевых канальцах образуется до 1,5 - 2,5 л вторичной (конечной) мочи в сутки; у детей количество мочи меньше.

Этапы образования мочи

Из компонентов плазмы крови почки образуют мочу и эффективно могут регулировать ее состав.

1. УЛЬТРАФИЛЬТРАЦИЯ

В процессе ультрафильтрации происходит образовние первичной мочи.

Кровь, двигаясь по сосудам почки, фильтруется в полости клубочка через поры соединительнотканной капсулы - особого фильтра, который состоит из 3-х слоев. 1-й слой - эндотелий кровеносных капилляров, который имеет поры большого размера. Через эти крупные поры проходят все компоненты крови, кроме форменных элементов и высокомолекулярных белков. 2-й слой - базальная мембрана, которая построена из коллагеновых нитей (фибрилл), образующих молекулярное “сито”. Диаметр пор - 4нм. Базальная мембрана не пропускает белки с молекулярной массой выше, чем 50кДа. 3-й слой - эпителиальные клетки капсулы, мембраны которых заряжены отрицательно, что не дает возможности отрицательно заряженным альбуминам плазмы крови проникать в первичную мочу. Форма трехслойных пор сложная и не соответствует форме белковых молекул плазмы крови. Это несоответствие предотвращает проникновение нормальных белковых молекул в первичную мочу. Если же структура, форма, заряд молекулы белка изменены по сравнению с нормальной белковой молекулой, то такой аномальный белок може пройти через фильтр и попасть в мочу. Это один из механизмов очистки плазмы крови от дефектных белков и восстановления ее нормального состава.

Таким образом, ультрафильтрат (первичная моча) в норме почти не содержит белков и пептидов (всего 3-4 г/л). Зато состав низкомолекулярных небелковых компонентов, содержание различных ионов в первичная моча такие же, как и в плазме крови. Поэтому первичную мочу иногда называют “безбелковым фильтратом плазмы крови”.

Количество образующегося ультрафильтрата зависит от величины движущей силы ультрафильтрации - гидростатического давления крови в сосудах клубочка (в норме оно составляет приблизительно 70 мм.рт.ст.).

Движущей силе ультрафильтрации противодействует онкотическое давление белков плазмы крови (около 25 мм.рт.ст.) и гидростатическое давление ультрафильтрата в полости капсулы (около 15 мм.рт.ст.).

Таким образом, движущая сила ультрафильтрации составляет:

 70 - (25+15) = 30 (мм рт.ст.),

и называется эффективным фильтрационным давлением.

Энергия АТФ в процессе ультрафильтрации не затрачивается.

Понятно, что понижение артериального давления и/или увеличение гидростатического давления в полости капсулы может приводить к замедлению, а при значительных изменениях и к полному прекращению образования первичной мочи (анурия).

В результате процесса ультрафильтрации образуется первичная моча. В сутки через почки человека проходит приблизительно 1500л крови, при этом образуется около 180 литров первичной мочи ( 125мл за 1 минуту).

Фильтрационную способность почек оценивают путем вычисления фильтрационного клиренса (коэффициента очищения) - для этого в кровь вводят определенные вещества, которые только фильтруются, но не реабсорбируются и не секретируются (полисахарид инулин, маннитол, креатинин).

Фильтрационный клиренс - это такой объем плазмы крови, который полностью очищается от нереабсорбируемого вещества за 1 минуту.

Фильтрационный клиренс (ФК) рассчитывают по формуле:

где [A] мочи - концентрация вещества в моче

[A] крови - концентрация вещества в крови

V - скорость образования мочи (мл/мин)

Единицы измерения клиренса - мл (плазмы крови)/мин. У здорового человека ФК составляет около 125 мл/мин или 180 литров в сутки, т.е. это количество первичной мочи, образующейся в сутки.

Первичная моча, содержащая все низкомолекулярные компоненты крови и небольшое количество низкомолекулярных белков, подвергается реабсорбции в проксимальном канальце.

2. РЕАБСОРБЦИЯ

Реабсорбция - это движение веществ из просвета канальца в кровь. Реабсорбции подвергаются почти все белки, попавшие в ультрафильтрат, и другие необходимые организму вещества. Поэтому суточные потери белково-пептидного компонента мочи не превышают 100-150 мг/сутки, хотя в первичную мочу может фильтроваться до 8-10 граммов белка в сутки. 85% ультрафильтрата реабсорбируется в проксимальном отделе канальца. Здесь реабсорбируются около 99% воды, необходимые организму питательные вещества (глюкоза, аминокислоты), многие минеральные компоненты, и частично - конечные продукты азотистого обмена (мочевина, мочевая кислота).

Имеются два механизма реабсорбции:

1) простая диффузия (по градиенту концентраций);

2) активный транспорт - происходит против градиента концентраций и требует затрат энергии (АТФ).

Ионы Na+ реабсорбируются с участием натриевого насоса - мембранного фермента Na,К-зависимой АТФазы. Этот фермент имеет 2 центра связывания: для натрия и для калия. После связывания с натрием и калием АТФаза меняет свою конформацию, в результате происходит перенос обоих ионов через мембрану эпителия почечных канальцев. При этом используется энергия гидролиза АТФ. Многие вещества, например глюкоза и аминокислоты, реабсорбируются в комплексе с ионами Na, т.е. энергия для переноса этих соединений выделяется в результате действия АТФ-азы. Аналогично протекает реабсорбция ионов Ca2+ и Mg2+ - в этом процессе участвует Ca2+,Mg2+-зависимая АТФаза. Кроме АТФаз в процессах активного транспорта участвуют особые транспортные белки-переносчики, которые называются транслоказами - они похожи по своим свойствам на ферменты:

- обладают способностью к избирательному связыванию с веществом, которое реабсорбируется (абсолютная и относительная избирательность);

- имеют предел работоспособности - уровень насыщаемости белка (подобно Vmax у ферментов). Он определяется не скоростью реабсорбции, а предельной концентрацией реабсорбируемого из первичной мочи вещества. Эта величина называется ПОЧЕЧНЫМ ПОРОГОМ РЕАБСОРБЦИИ. Кривая, отражающая процесс реабсорбции, похожа на кривую зависимости скорости ферментативной реакции от концентрации субстрата:

Почечный порог реабсорбции равен наименьшей концентрации реабсорбируемого вещества, при которой достигается транспортный максимум реабсорбции (ТМ). Транспортный максимум характеризует состояние почечных канальцев. ТМ равен скорости транспорта вещества белком-переносчиком в условиях насыщения его переносимым веществом.

Для глюкозы, например, почечный порог реабсорбции (ППР) равен 10-12 ммоль/л. При нормальной концентрации глюкозы в крови транспортные системы еще не полностью насыщаются глюкозой, поэтому глюкоза в моче не появляется, т.е. она полностью реабсорбируется.

Существуют изотранслоказы, которые также, как изоферменты, отличаются друг от друга величиной константы Михаэлиса. Например, в начале проксимального отдела канальца, где еще велика концентрация глюкозы в фильтрате, находятся транслоказы с Км=6ммоль/л. В конце проксимального отдела, где большая часть глюкозы уже реабсорбирована, Км транслоказ равна 0.35ммоль/л. Благодаря этим транслоказам, имеющим различное сродство к глюкозе, практически вся глюкоза реабсорбируется из первичной мочи.

За сутки реабсорбируется:

- около 179 л воды;

- примерно 1 кг NaCl;

- около 340 г NaHCO3;

- около 170 г глюкозы и т.д.

3. СЕКРЕЦИЯ

Канальцевая избирательная секреция похожа на реабсорбцию, но происходит в противоположном направлении - из крови в просвет канальцев. В основном секреция протекает в дистальной части канальца.

Процесс секреции также, как и процесс реабсорбции, протекает с затратой АТФ (активный транспорт) и характеризуется величиной транспортного максимума. Эта величина может служить характеристикой белков-переносчиков, обеспечивающих транспорт веществ.

Часто реабсорбция и секреция протекают одновременно - например, секреция ионов K+ происходит под действием Na,K-зависимой АТФазы. Только K+ секретируется, а Na+ реабсорбируется. Также секретируются Н+, Nh5+.

Скорость секреции можно определить по выделению из организма с мочой различных красителей, которые выводятся почками только путем секреции. Для этого красители должны быть предварительно введены в кровь.

В результате во вторичной моче в течение суток остается от 1000 до 2000 мл жидкости, в которой растворены:

- от 12 до 36 г мочевины;

- около 1 г креатинина;

- примерно 1 г аммонийных солей;

- примерно 0,5-1 г других продуктов азотистого обмена (в частности, в норме в моче могут присутствовать креатин, гиппуровая кислота, индикан и пигменты)

- примерно 5-7 г минеральных солей

- продукты обезвреживания токсических соединений (в незначительных количествах)

В процессе выполнения почками экскреторной функции обеспечивается их участие в поддержании водно-солевого баланса организма и кислотно-щелочного равновесия.



Строение нефрона. Образование мочи

Эфрон — это длинный замкнутый с одной стороны канал, сформированный однослойным эпителием. Этот канал начинается почечной капсулой. По форме она напоминает бокал с двойной стенкой. Почечная капсула продолжается извилистым канальцем, переходящий в длинную петлю нефрона. Нисходящая и восходящая части петли размещены на незначительном расстоянии параллельно друг другу. Возвращаясь к коркового слоя, восходящая часть петли переходит во второй извитой каналец, впадающий в уборочную трубку. Этой трубкой моча, образовавшаяся в нефроне, доставляется к почечной чашечки.

Строение нефрона

Капсула и извилистые канальцы расположены в корковом слое почки, а петля нефрона глубоко погружена в ее мозговой слой.

К капсуле каждого нефрона подходит ответвления почечной артерии — приводная артериола. Она разветвляется на 20-25 капилляров, которые образуют в почечной капсуле комочек, а затем собираются в отводную артериол. Отводная артериола ветвится, формируя вокруг канальцев и петли нефрона капиллярную сеть. Эти капилляры сливаются в венулу. Венулы, по которым кровь движется от нефронов, собираются в почечную вену, выносит кровь из почки.

Образование мочи

Моча в почках продуцируется непрерывно. Этот процесс в два этапа: сначала образуется первичная моча, а затем — вторичная, или концентрированная, моча. Образование первичной мочи. В отличие от обычных капилляров, клубочковые капилляры пропускают жидкость только в одном направлении — наружу.

Диаметр приводной артериолы больше, чем отводной, поэтому в капиллярах клубочка создается высокое давление. Под давлением сквозь стенки капилляров и почечной капсулы в ее полости фильтруется жидкость, подобная плазмы крови. В ней отсутствуют только форменные элементы крови и большие по размеру молекулы белков, которые не проходят через поры стенок капилляров клубочка. Эту жидкость называют первичной мочой, а процесс ее образования — фильтрацией. За сутки в почках образуется 170-180 л первичной мочи.

Образование мочи

Образование вторичной мочи

С почечной капсулы первичная моча поступает в первый извилистого канальца. Здесь начинается реабсорбция — из первичной мочи до капилляров возвращаются вещества, жизненно необходимые организму. В отличие от фильтрации, реабсорбция некоторых веществ происходит со значительными затратами энергии: перемещение определенных молекул и ионов из нефрона до капилляров требует участия молекул-переносчиков (см. § 31).

С первого канальца к капиллярам возвращается часть воды, глюкоза, аминокислоты, из петли нефрона — вода, ионы натрия, хлора и т.д.. Ко второму канальца вещества из крови активно транспортируются: к нему поступают ионы калия, водорода, составляющие лекарств и т.д.. Этот процесс называют секрецией. Вторичная моча поступает в уборочную трубку нефрона. Результатом происходящих в не самом-Фроне, является образование вторичной мочи и восстановление гомеостаза крови. В норме в моче отсутствуют эритроциты, белки, аминокислоты, глюкоза. Вообще не поворачивается из первичной мочи в кровь мочевая кислота, лекарства, ионы тяжелых металлов, а частично — мочевина.

Анализ мочи

Анализ мочи, делают в клиниках, дает врачу важную информацию о работе почек, и о процессах обмена веществ, протекающих в других органах.

Роль почек в поддержании водно-солевого баланса в организме. Важным показателем гомеостаза является концентрация в крови ионов, в частности натрия и хлора. Как поддерживается она постоянной, ведь мы иногда употребляем в пищу очень соленые продукты?

Этот процесс регулируется нервной системой и гуморального. Повышение концентрации соли в крови регистрируют нейроны, большинство которых расположено в головном мозге (в гипоталамусе). В ответ на их раздражение гипоталамус производит антидиуретический гормон (вазопрессин), который действует на нефрон, усиливая реабсорбцию воды. Концентрация ионов натрия и хлора в крови уменьшается, и гомеостаз восстанавливается. Соответственно, в моче концентрация соли увеличивается, организм избавляется от ее излишков.

Если же в организме есть избыток воды, гипоталамус уменьшает выработку вазопрессина, реабсорбция ослабляется — воды с вторичной мочи в кровь возвращается меньше. Итак, большее ее количество выводится из организма.

В почках, кроме внешних регуляторов, есть механизм регуляции объема крови, поступающей к ней, а следовательно, и очищается за определенное время. Определенные клетки почки синтезируют гормон ренин, который регулирует кровяное давление в системе кровообращения почек. Если количество этого гормона не соответствует норме, возникает так называемая почечная гипертония.

Теги: Анализ мочи, вазопрессин, Как устроен нефрон, Образование вторичной мочи, Образование мочи, Строение нефрона

Смотрите также