Этот загадочный нефрон

Строение нефрона

Для начала стоит разобраться, что такое нефрон и из каких частей он образуется? Это структурно-функциональная почечная единица. Нефрон состоит из петли Генле, капсулы Шумлянского-Боумена и системы извитых почечных канальцев. В свою очередь почечные канальцы делятся на проксимальные и дистальные извитые.

Капсула

Нефрон почки берет начало в почечном корковом слое Боуменовой капсулой, расположенной над клубком капилляров.

В состав окружающей клубочек капсулы Боумена-Шумлянского входят 2 листка: париетальный (наружный) и висцеральный (внутренний). Клетки однослойного плоского эпителия образуют наружный слой, висцеральный же представлен почечными клетками — подоцитами, лежащими на эндотелиальной базальной мембране капилляров. Поверхность клубочковых капилляров покрыта ножками подоцитов. Соседние же почечные клетки образуют на капиллярной поверхности интердигиталии.

Пространства между интердигитальными клетками образуют фильтрационные щели, размер которых предотвращает транспорт крупных кровяных элементов и протеиновых молекул. Таким образом, капсула нефрона играет роль своеобразного фильтрационного барьера, через который проходит кровь, преобразуясь в первичную мочу.

Проксимальный каналец

Проксимальный извитой каналец представляет собой структурную единицу нефрона, связывающую его тельце с нисходящей частью петли Генле. Каналец изнутри покрыт эпителием, снабженным ворсинками по всей его протяженности. Ворсинки увеличивают общую площадь резорбирующей поверхности.

Эпителиальные клетки могут менять конфигурацию в зависимости от того, насколько сильно заполнен почечный каналец. Кроме того, количество жидкости в канальцах влияет на положение складок базальной мембраны: при полных канальцах они распрямляются.

Функции нефрона, обеспечиваемые слаженной работой проксимальных канальцев:

1. Резорбция таких веществ как: вода, глюкоза, протеины крови, креатинин, аминокислоты. Также происходит обратное всасывание ионов натрия (около 85% общего количества), хлора, магния, калия, кальция, солей фосфорной, серной и угольной кислот.
2. Расщепление гормонов: пролактина, брадикинина, гастрина, инсулина.

Петля Генле

Петля Генле — морфо-функциональная единица, состоящая из тонкой нисходящей и толстой восходящей частей, а также шпилькообразного изгиба, расположенного в медуллярном веществе почки. В состав стенки нисходящего ее отдела входит плоский эпителий, в который включены многочисленные пиноцитозные пузырьки. Эпителий толстой части петли — кубический. Основная функция петли Генле заключается в реабсорбции воды в нисходящем отделе и обратном перемещении ионов хлора, калия и натрия в кровеносное русло.

Почечные клубочки состоят из дистальных извитых канальцев, в составе эпителия которых отсутствуют ворсинки, но выражена складчатость базальной мембраны. Функциональная роль дистальных канальцев заключена в ретроградном транспорте ионов натрия и воды, а также секреции аммиака, аммония, органических кислот, оснований, ионов водорода и водородной АТФазы (протонного насоса).

Как устроен нефрон?

«>

Строение почечного нефрона является весьма сложным, до сих пор биологи всего мира бьются над попытками воссоздать его в виде искусственного образования, подходящего для пересадки. Петля появляется преимущественно из поднимающейся части, но может включать в себя еще и деликатную. Как только петля оказывается в том месте, где размещается клубок, она входит в изогнутый маленький канал.

В клетках полученного образования отсутствует ворсистая кромка, однако здесь можно найти большое количество митохондрий. Общая площадь мембраны может быть увеличена из-за многочисленных складок, которые формируются в результате образования петли внутри отдельного взятого нефрона.

Схема строения нефрона человека достаточно сложна, поскольку требует не только тщательной прорисовки, но и досконального знания предмета. Человеку, далекому от биологии, будет достаточно сложно ее изобразить. Последний участок нефрона представляет собой укороченный связующий канал, который выходит в накопительную трубку.

Канал формируется в корковой части почки, с помощью накопительных трубок он проходит сквозь «мозг» клетки. В среднем диаметр каждой оболочки составляет порядка 0,2 миллиметров, а вот максимальная длина канала нефрона, зафиксированная учеными, составляет порядка 5 сантиметров.

Проксимальный каналец

Проксимальные капиллярные почечные канальцы нефронов почки разделяются на изогнутые и прямые. Просвет небольшого размера, его формируют цилиндрический или кубический тип эпителия. На верхушке помещается щеточная кайма, которая представлена длинными ворсинками. Они составляют поглощающий слой. Обширная площадь поверхности проксимальных трубочек, большое число митохондрий и близкое расположение перитубулярных сосудов предназначены для селективного захвата веществ.

Отфильтрованная жидкость поступает из капсулы в другие отделы. Мембраны близко расположенных клеточных элементов разделяются промежутками, через которые происходит циркуляция жидкости. В капиллярах извитых клубочков производится процесс реабсорбции 80% компонентов плазмы, среди них: глюкоза, витамины и гормоны, аминокислоты, а кроме того, мочевина. Функции канальцев нефрона включают выработку кальцитриола и эритропоэтина. В сегменте вырабатывается креатинин. Посторонние субстанции, которые попадают в фильтрат из межклеточной жидкости, экскретируются с мочой.

Как работает?

Строение нефрона почки обуславливает его функциональное значение. Таким образом, почечный клубочек состоит из множества структур, участвующих в процессе фильтрации с образованием первичной мочи. Он устроен с помощью большого количества мелких капилляров, где происходит пропитывание плазмы крови, при этом в сосудах остаются форменные элементы. Благодаря постоянному изменению давления в этом фильтре различается скорость его работы. Во внутреннем слое находятся подоциты, они расположены на базальной мембране. Их работа заключается в образовании отрицательного заряда и препятствии прохождения альбуминов.

Все образования в нефроне окружены мезангием, который осуществляет восстановление, и обеспечивает питание клеточных структур. Он представлен рыхлой соединительной тканью. Первичная отфильтрованная моча из срединной щели попадает в проксимальный каналец. Здесь начинается процесс всасывания с помощью длинных ворсинок, что увеличивают рабочую площадь. Благодаря им, обратно в тело поступает вода и натрий. В этой структуре также выделяются в мочу гормоны, которые участвуют в регуляции артериального давления и уровня кальция в крови.

Следующая структурная единица почки — это петля Генле (нисходящий и восходящий отделы). С ее помощью происходит обратный захват натрия, хлора и калия. Дистальный каналец содержит энергетические запасы, благодаря чему почечное тельце функционирует. Далее образуется собирательная трубка, выводящая мочу за пределы микроскопического органа. Функция канальцев почек заключается в обратной реабсорбции всех необходимых организму компонентов. Благодаря им, происходит окончательное образование мочи.

Подоциты капсулы

В состав нефрона входят подоциты, образующие внутренний слой в капсуле нефрона. Это звездчатые эпителиоциты большого размера, которые окружают почечный клубочек. У них овальное ядро, которое включает рассеянный хроматин и плазмосому, прозрачная цитоплазма, вытянутые митохондрии, развитый аппарат Гольджи, укороченные цистерны, мало лизосом, микрофиламенты и несколько рибосом.

Три типа ответвлений подоцитов образуют педикулы (цитотрабекулы). Выросты тесно врастают друг в друга и лежат на внешнем слое базальной мембраны. Структуры цитотрабекул в нефронах формируют решетчатую диафрагму. Эта часть фильтра имеет негативный заряд. Для их нормальной работы также требуются белки. В комплексе происходит фильтрация крови в просвет капсулы нефрона.

Роль нефронов в развитии ПН

Доказано, что после 40-летнего рубежа у здорового человека ежегодно отмирает около 1% от всех функционирующих нефронов. Учитывая огромный «запас» структурных элементов почки, этот факт не слишком отражается на здоровье и самочувствии даже после 80-90 лет.

Помимо возраста, к причинам гибели клубочков и системы канальцев относится воспаление почечной ткани, инфекционно-аллергические процессы, острые и хронические интоксикации. В случае, если объем отмерших нефронов превышает 65-67% от общего объёма, у человека развивается почечная недостаточность (ПН).

ПН – патология, при которой почки оказываются неспособными фильтровать и образовывать мочу. В зависимости от основного причинного фактора выделяют:

• острую, ОПН – внезапную, но часто обратимую;
• хроническую, ХПН – медленнопрогрессирующую и необратимую.

Таким образом, нефрон является целостной структурной единицей почки. Именно в нем происходит процесс мочеобразования. В нем находятся несколько функциональных элементов, без четкой и слаженной работы которых работа системы мочевыделения была бы невозможна. Каждый из почечных нефронов не только обеспечивает постоянную фильтрацию крови и способствует мочеобразованию, но и позволяет своевременно проводить очистку организма и поддерживать гомеостаз.

Особенности работы почек

Почки любого человека функционируют благодаря большому количеству нефронов, а основную переработку мочи именно в этих самых нефронах выполняют почечные канальцы

Стоит знать, что при прохождении всего мочевыделительного пути от чашек и лоханок до уретры моча никак не меняет свой качественный состав. То есть остаётся неизменной. В целом же работа почек и расположение в них лоханок/чашек/нефрнов/канальцев происходит в такой последовательности:

• В корковом слое каждой почки располагается тельце, которое образуется клубочком капилляров и капсулой под названием Шумлянского — Боумеиа. Оно считается начальной частичкой каждого нефрона. В свою очередь почечные клубочки состоят приблизительно из 40-50 сплетенных между собой капиллярных петель. Если смотреть на капсулу Шумлянского — Боумеиа в разрезе, то будет видно, что она схожа с чашей, в которой располагается капиллярный кровеносный клубочек. При этом сама капсула имеет внутренний и наружный листок. Здесь отметим, что внутренний листок плотно охватывает кровеносный капиллярный клубок, в то время как наружный листок образует небольшой щелевидный зазор (полость Шумлянского — Боумеиа) между собой и внутренним слоем. Именно здесь и происходит фильтрация плазмы крови и выработка первичной мочи.
• Затем образовавшаяся первичная моча переходит в канальцы нефронов, а именно в проксимальный и дистальный канальцы и в петлю Генле. Далее моча из дистального отдела почек отправляется далее в каналец соединительный и дальше транспортируется в собирательные протоки и трубочку в корковом веществе органа.

Стоит понимать, что петля Генле расположена исключительно в мозговом почечном веществе

У здорового человека в нормальных условиях почки могут перекачивать около четверти всего объема крови, который выбрасывает сердце. При этом именно в корковом веществе почек мощность тока крови достигает около 4-5 мл/мин на 1 гр почечной ткани. Но главной особенностью является то, что ток крови в почках остается практически неизменным даже при большом расхождении диапазонов АД человека. Такая функция обеспечивается имеющимся в почках механизмом саморегуляции тока крови. Таким образом, почка (её часть в корковом веществе) является самым мощным органом по высокой скорости кровотока в теле человека.

Что такое клубочек

Гломерулус относится к скоплению мелких кровеносных капилляров в нефроне, которые фильтруют плазму крови. Это другая часть тельца почки, окруженная капсулой Боумена. Кровеносные капилляры клубочков состоят из одного слоя эпителиальных клеток. Два типа клеток, связанных с эпителиальными клетками клубочков, — это подоциты и мезангиальные клетки. Подоциты обертывают кровеносные капилляры своими ножками, выступая в качестве фильтрационного барьера. Зазоры между ножками служат тонкими фильтрационными щелями. Прохождение больших молекул из щелей ограничено различными белками, связанными с щелями, такими как нефрин, P-кадгерин и подокаликсин. Эритроциты, лейкоциты, тромбоциты, сывороточный альбумин и гамма-глобулин, подобные компонентам крови, остаются в капиллярах клубочков, в то время как небольшие молекулы, такие как глюкоза, аминокислоты, электролиты и азотистые отходы, фильтруются в пространство Боумена. капсулы. Glomerulus получает кровь через афферентную артериолу, которая является ветвью почечной вены. С другой стороны, отфильтрованная кровь забирается из клубочка через эфферентную артериолу, которая является ветвью почечной артерии. Структура подоцитов в клубочках показана на фигура 2.

Рисунок 2: Подоциты в клубочках

Мезангиальные клетки могут быть как экстрагломерулярными, так и внутригломерулярными. Внегломерулярные мезангиальные клетки находятся между афферентной артериолой и эфферентной артериолой, тогда как внутрикломерулярные мезангиальные клетки находятся между кровеносными капиллярами клубочка. Оба типа мезангиальных клеток удаляют захваченные остатки, такие как белковые кластеры, сохраняя фильтрат свободным от мусора.

Как устроен нефрон

Части нефрона отвечают за несколько стадий фильтрации и образования мочи:

1. После первичной фильтрации в клубочке жидкость попадает в капсулу.
2. В ней еще остаются полезные вещества. Они реабсорбируются (заново всасываются) через стенку канальца в кровь.
3. Потом вещества секретируются (выводятся из клеток) в стенке самого канала, поступая частично в кровоток, частично внутрь канала. Каналец пропускает секретированные вещества из крови в нефрон.

Анатомия нефрона включает в себя клубочек из капилляров, капсулу, куда попадает начальная моча после отсеивания белков, два канальца с «окошками», в которых образуется моча в ее конечном составе (вторичная моча). Канальцы соединены между собой петлей Генле, а соединительным каналом – с собирательной трубочкой.

Мальгипиево тельце почки

Нефрон начинается с почечного клубочка, который насыщен капиллярами и «подключен» к артериоле, отвечающей за циркуляцию крови в почке. Клубочек также называют гломерулой.

После начальной фильтрации клубочком первичную мочу принимает и фильтрует капсула нефрона. Круглая и широкая часть нефрона, где находятся клубочек и капсула, называется мальпигиевым тельцем почки.

В капсуле нефрона почек скапливается первично отфильтрованная моча, которая пока мало отличается от плазмы крови по составу.

Эти два анализа говорят о состоянии почек и их строительных единиц.

Проксимальный каналец

Первичная моча представляет собой очищенную от белков жидкость, которая из капсулы попадает в проксимальный, то есть нисходящий каналец. В этой жидкости остается много натрия, калия, кальция, магния, глюкозы, фосфатов, сульфатов и других полезных для крови веществ. Эти элементы через окошки канальцев должны почти полностью вернуться в кровь. Стенки канальца занимаются их транспортировкой и удержанием токсичных веществ.

Петля Генле

Петля Генле – это место, где нисходящий почечный каналец переходит в восходящий. Там, где она примыкает к нисходящей части, более интенсивно выводится вода и возрастает осмоляльность (то есть насыщенность оставшейся жидкости пока еще нужными веществами). В восходящей части соли продолжают всасываться в кровь.

Дистальный каналец

В дистальном (восходящем) канальце продолжается процесс реабсорбции нужных крови веществ. Если проксимальный отдел был поврежден, и реабсорбция в нем нарушена, то дистальный каналец берет на себя его работу по возвращению веществ в кровь.

Отделы здорового канальца функционируют выверенно: он точно распознает все нужные для крови вещества и обеспечивает их обратное прохождение в кровь.

Собирательная трубочка

Почечную собирательную систему не всегда относят к нефрону и иногда исключают из его схемы. Собирательные трубочки «уходят» в кору и мозговое вещество почки. Они выводят воду, но почти не выводят натрий и другие вещества, для которых нужна реабсорбция.

Собирательная трубочка чувствительна к гормону вазопрессину (АДГ), который сам зависит от количества воды в тканях.

Если есть избыток жидкости, то вазопрессина в кровотоке нет. В этом случае трубочка перестает выводить воду и всасывает натрий. Если же в организме произошло обезвоживание, то возникает состояние повышенной осмоляльности крови, то есть кровь насыщена солями. В этом случае АДГ много, и трубочка «получает команду» концентрировать соли в моче.

Таким образом, изменение осморегулирующей функции, которое выявляется по осадку в моче, указывает на состояние почек и организма, влияет на постановку диагноза.

Кровоснабжение

90% почечного кровотока приходится на кору почки, а в целом почка снабжается кровью в 100 раз более интенсивно, чем мышца в состоянии покоя.

В органе имеется два разных круга кровообращения: большой корковый и малый околомозговой.

Почка и нефрон реагируют на кровоснабжение. При анемии, ишемии, склерозе сосудов функции снижаются. При длительных почечных болезнях капилляры в клубочках и другие живые части органа замещаются фиброзной тканью и теряют все функции.