Анатомия и физиология выделительной системы
В процессе жизнедеятельности человека образуются конечные продукты обмена веществ (соли, мочевина и др.), которые называются шлаками. Задержка и накопление их в организме может вызвать глубокие изменения во многих внутренних органах. Организм имеет несколько путей избавления от продуктов жизнедеятельности. Эту функцию выполняют различные выделительные системы: мочевая система, кишечник, желчный пузырь и потовые железы на коже. Основная часть продуктов распада выводится с мочой через почки, мочеточники, мочевой пузырь, мочеиспускательный канал (рис. 4.1).
Рис. 4.1. Органы выделительной системы
Нормальная функция выделительной системы также поддерживает в организме кислотно-щелочное равновесие и обеспечивает деятельность органов и систем.
Почка
Почка – парный экскреторный орган, который образует мочу, имеет массу 100–200 г, располагается по бокам позвоночника у задней стенки брюшной полости на уровне XI грудного и II–III поясничных позвонков. Правая почка (см. рис. 4.1) лежит несколько ниже левой.
Почки имеют бобовидную форму, верхний и нижний полюсы, наружный выпуклый и внутренний вогнутый края, переднюю и заднюю поверхности (рис. 4.2). Задняя поверхность почек прилегает к диафрагме, квадратной мышце живота и большой поясничной мышце, которые образуют для почек углубления – почечные ложа.
Рис. 4.2. Строение почки
На внутреннем вогнутом краю расположены ворота почек, через которые в почку входят почечная артерия, нервы почечного сплетения, а выходят почечная вена, мочеточник, лимфатические сосуды. Ворота почек открываются в почечную пазуху, в которой находятся малые и большие почечные чашки и почечная лоханка.
Почка состоит из двух слоев: наружного светлого коркового и внутреннего темного мозгового, составляющего почечные пирамиды. Каждая почечная пирамида имеет основание, обращенное к корковому веществу, и верхушку в виде почечного сосочка, направленного в сторону почечной пазухи. Почечная пирамида состоит из прямых канальцев, образующих петлю нефрона, и собирательных трубочек, которые, соединяясь, формируют в области почечного сосочка 15–20 коротких сосочковых протоков, открывающихся на поверхности сосочка сосочковыми отверстиями.
Корковое вещество состоит из чередующихся светлых и темных участков. Светлые участки конусообразные, напоминают лучи, отходящие от мозгового вещества. Они образуют лучевую часть, в которой расположены почечные канальцы. Последние продолжаются в мозговое вещество и в начальные отделы собирательных трубочек. В темных участках коркового вещества почки находятся почечные тельца, проксимальные и дистальные отделы извитых почечных канальцев.
Основная функционально-структурная единица почки – нефрон (их насчитывается около 1,5 млн). Нефрон (рис. 4.3) состоит из почечного тельца, включая сосудистый клубочек. Тельце опоясано двухстенной капсулой (капсула Шумлянского-Боумена). Полость капсулы выстлана однослойным кубическим эпителием, переходит в проксимальную часть канальца нефрона, дальше идет петля нефрона. Последняя переходит в мозговое вещество, а затем в корковое и в дистальную часть нефрона, которая при помощи вставочного отдела впадает в собирательные почечные трубочки, собирающиеся в сосочковые протоки, а последние открываются в малую почечную чашку.
Рис. 4.3. Схема строения почечного тельца и кровоснабжения нефрона:
А: 1 – приносящая клубочковая артериола (приносящий сосуд); 2 – выносящая артериола (выносящий сосуд); 3 – сеть клубочковых капилляров; 4 – полость капсулы клубочка; 5 – проксимальный извитой каналец; 6 – наружная стенка капсулы клубочка; 7 – внутренняя стенка апсулы клубочка; Б: 1 – почечное тельце; 2 – проксимальный извитой каналец; 3 – собирательная трубочка; 4 – дистальный извитой канадец; 5 – собирательная сеть; 6 – петля нефрона; 7 – дугообразная вена; 8 – дугообразная артерия; 9 – междольковая артерия; 10 – приносящий сосуд; 11 – выносящий сосуд
Из соединений двух-трех малых чашек образуется большая почечная чашка, а при слиянии двух-трех последних – почечная лоханка. Около 80 % нефронов находится в толще коркового вещества – корковые нефроны, а 18–20 % локализуется в мозговом веществе почки – юкстамедуллярные (околомозговые) нефроны.
Кровоснабжение почки происходит за счет хорошо разветвленной сети кровеносных сосудов. Кровь в почку поступает по почечной артерии, которая в воротах почки делится на среднюю и заднюю ветви, дающие сегментарные артерии. От последних отходят междолевые артерии, проходящие между соседними почечными пирамидами и почечными столбами. На границе мозгового и коркового вещества междолевые артерии образуют между пирамидами дуговые артерии, от которых отходит множество междольковых артерий. Последние делятся на приносящие клубочковые артериолы, которые в почечных тельцах распадаются на капилляры и образуют капиллярные клубочки почечного тельца. Из клубочка выходит выносящая клубочковая артерия, она примерно в 2 раза меньше в диаметре, чем приносящая. Выносящие артериолы делятся на капилляры, образующие густую сеть вокруг почечных канальцев, а затем переходят в венулы. Последние сливаются в междольковые вены, впадающие в дуговые вены. Они в свою очередь переходят в междольковые вены, которые, соединяясь, формируют почечную вену, впадающую в нижнюю полую вену.
Мочеточники
Мочеточник – парный орган, выполняющий функцию выведения мочи из почки в мочевой пузырь. Он имеет форму трубки диаметром 6–8 мм, длиной 30–35 см. В нем различают брюшную, тазовую и внутристеночную части (см. рис. 4.1).
Брюшная часть мочеточника лежит забрюшинно, идет по средней поверхности большой поясничной мышцы к малому тазу. Правый мочеточник берет начало от уровня нисходящей части двенадцатиперстной кишки, а левый – от двенадцатиперстно-тощего изгиба.
Тазовая часть начинается от пограничной линии таза, идет вперед, медиально вниз до дна мочевого пузыря.
Конечный отдел (длина 1,5–2,0 мм) тазовой части мочеточника проходит в косом направлении в стенке мочевого пузыря и называется внутристеночной частью.
Мочеточник имеет три расширения (поясничное, тазовое и перед входом в мочевой пузырь) и три сужения (в месте перехода из почечной лоханки, при переходе брюшной части в тазовую и перед впадением в мочевой пузырь).
Стенка мочеточника состоит из трех оболочек. Внутренняя слизистая оболочка выстлана переходным эпителием и имеет глубокие продольные складки. Средняя мышечная оболочка состоит из внутреннего продольного и наружного циркулярного слоев в верхней части, а в нижней – из внутреннего и наружного продольного и среднего кругового слоев. Снаружи мочеточник покрыт адвентициальной оболочкой. Такое строение мочеточника обеспечивает беспрепятственное прохождение мочи из почки до мочевого пузыря.
Мочевой пузырь
Мочевой пузырь – непарный полый орган, в котором накапливается моча (250–500 мл); располагается на дне малого таза. Форма и размеры его зависят от степени наполнения мочой.
В мочевом пузыре различают верхушку, тело, дно, шейку (рис. 4.4). Передняя верхняя часть мочевого пузыря, направленная к передней брюшной стенке, называется верхушкой мочевого пузыря. Переход верхушки в более широкую часть пузыря образует тело пузыря, которое продолжается вниз и назад и переходит в дно пузыря. Нижняя часть мочевого пузыря воронкообразно сужается и переходит в мочеиспускательный канал. Эта часть называется шейкой пузыря. В нижнем отделе шейки пузыря находится внутреннее отверстие мочеиспускательного канала.
| Рис. 4.4. Мочевой пузырь, предстательная железа и мочеиспускательный канал у мужчины: 1 – средняя пупочная связка; 2 – оболочка мочевого пузыря; 3 – мышечная оболочка; 4 – слизистая оболочка; 5 – треугольник мочевого пузыря; 6 – язычок мочевого пузыря; 7 – предстательная железа (паренхима); 8 – гребень мочеиспускательного канала; 9 – наружная оболочка предстательной железы; 10 – перепончатая часть уретры; 11 – отверстия предстательных проточков; 12 – предстательная маточка; 13 – устье семявыбрасывающего протока; 14 – семенной холмик; 15 – предстательная часть уретры; 16 – внутреннее отверстие уретры; 17 – отверстие мочеточника |
В передней части дна мочевого пузыря находятся три отверстия: два отверстия мочеточников и внутреннее отверстие мочеиспускательного канала. Между ними расположен мочепузырный треугольник.
Мышечная оболочка мочевого пузыря состоит из наружного продольного, среднего циркулярного и внутреннего косопродольного слоев гладких мышечных волокон, тесно связанных между собой. Средний слой в области шейки мочевого пузыря образует вокруг внутреннего отверстия мочеиспускательного канала мышцу-сжиматель мочевого пузыря.
Сокращаясь, мышечная оболочка выталкивает мочу наружу через мочеиспускательный канал.
Снаружи мочевой пузырь покрыт соединительнотканной оболочкой, а сверху и частично слева и справа – брюшиной. Спереди мочевого пузыря находится лобковый симфиз, сзади него у мужчин расположены семенные пузырьки, ампулы семявыносящих протоков и прямая кишка, у женщин – матка и верхняя часть влагалища. Нижней поверхностью мочевой пузырь у мужчин прилегает к предстательной железе, у женщин – к тазовому дну.
Мочеиспускательный канал
Мочеиспускательный канал (urethra) предназначен для периодического выведения мочи из мочевого пузыря и выталкивания семени (у мужчин).
Мужской мочеиспускательный канал представляет собой мягкую эластичную трубку длиной 16–20 см. Он берет начало от внутреннего отверстия мочевого пузыря и доходит до наружного отверстия мочеиспускательного канала, которое расположено на головке полового члена.
Мужской мочеиспускательный канал делится на три части: предстательную, перепончатую и губчатую. Предстательная часть находится внутри простаты и имеет длину около 3 см. На ее задней стенке расположено продольное возвышение – гребень мочеиспускательного канала. Наиболее выступающая часть этого гребня называется семенным холмиком или семенным бугорком, на верхушке которого находится небольшое углубление – предстательная маточка. По сторонам от предстательной маточки открываются устья семявыбрасывающих протоков, а также отверстия выводных протоков предстательной железы.
Перепончатая часть начинается от верхушки предстательной железы и достигает луковицы полового члена; длина ее составляет 1,5 см. В этом месте канал проходит через мочеполовую диафрагму, где вокруг него за счет концентрических пучков поперечнополосатых мышечных волокон образуется произвольный сфинктер мочеиспускательного канала.
Губчатая часть – самая длинная (около 15 см) часть мочеиспускательного канала, которая проходит внутри губчатого тела полового члена.
Женский мочеиспускательный канал шире мужского и значительно короче; он представляет собой трубку длиной 3,0–3,5 см, шириной 8–12 мм, открывающуюся в преддверие влагалища. Его функция – выделение мочи.
Как у мужчин, так и у женщин при прохождении мочеиспускательного канала через мочеполовую диафрагму имеется наружный сфинктер, который подчиняется сознанию человека. Внутренний (непроизвольный) сфинктер расположен вокруг внутреннего отверстия мочеиспускательного канала и образован круговым мышечным слоем.
Физиология почек
Почки отвечают за вывод из крови азотосодержащих соединений, основным компонентом которых является мочевина. Каждую минуту почки получают около одного литра крови. Эта кровь проходит через фильтр на конце одного из почечных канальцев и разделяется таким образом, что жидкая часть ее (плазма) поступает в каналец, в то время как остальная часть остается в кровотоке. Отфильтрованная часть проходит через длинный почечный каналец, и большая часть воды, солей и других ценных для организма веществ всасывается обратно в кровь. Оставшаяся часть выводится в мочевой пузырь. Почки вырабатывают мочу непрерывно. В течение суток выделяется около 2 л мочи.
Мочеобразование состоит из трех процессов: фильтрации, реабсорбции (обратное всасывание) и канальцевой секреции.
Образование мочи в почке начинается с ультрафильтрации плазмы крови в месте соприкосновения сосудистого клубочка и капсулы нефрона (боуменова капсула, капсула Шумлянского-Боумена) в результате разности давления крови (см. рис. 4.3).
Из капилляров клубочка вода, соли, глюкоза и другие компоненты крови попадают в полость капсулы. Так образуется клубочковый фильтрат (в нем отсутствуют форменные элементы крови и белки). Через почку за 1 мин проходит около 1200 мл крови, что составляет 25 % всей выбрасываемой сердцем крови. Переход жидкости из клубочка в капсулу за 1 мин называется скоростью клубочковой фильтрации. В норме у мужчин в обеих почках скорость клубочковой фильтрации составляет 125 мл/мин, у женщин – 110 мл/мин, или 150–180 л в сутки. Это первичная моча.
Из капсулы первичная моча поступает в извитые канальцы, где происходит процесс реабсорбции (обратное всасывание) жидкости и находящихся в ней компонентов (глюкозы, солей и др.). Так, в почках человека из каждых 125 л фильтрата назад всасывается 124 л. В результате из 180 л первичной мочи образуется только 1,5–1,8 л конечной. Некоторые конечные продукты обмена (креатинин, мочевая кислота, сульфаты) всасываются слабо и проникают из просвета канальца в окружающие капилляры путем диффузии. Кроме того, клетки почечных канальцев в результате активного переноса выводят достаточное количество ненужных веществ из крови в фильтрат. Этот процесс называется канальцевой секрецией и является единственным способом концентрирования мочи. Падение артериального давления может привести к прекращению фильтрации и образования мочи.
Регуляция мочеобразования
Регуляция мочеобразования осуществляется нервно-гуморальным путем. Нервная система и гормоны регулируют просвет почечных сосудов, поддерживают до определенной величины кровяное давление, способствуют нормальному мочеобразованию.
Гормоны гипофиза оказывают прямое влияние на мочеобразование. Соматотропный и тиреотропный гормоны повышают диурез, а антидиуретический гормон снижает мочеобразование (стимулирует процесс реабсорбции в канальцах). Недостаточное количество антидиуретического гормона вызывает несахарный диабет.
Акт мочеиспускания является сложным рефлекторным процессом и происходит периодически. В наполненном мочевом пузыре моча оказывает давление на его стенки и раздражает механорецепторы слизистой оболочки. Возникшие импульсы по афферентным нервам поступают в головной мозг, из которого импульсы по эфферентным нервам возвращаются в мышечный слой мочевого пузыря и его сфинктера; при сокращении мышц пузыря моча через уретру выделяется наружу.
Рефлекторный центр мочеиспускания расположен на уровне II и IV крестцовых сегментов спинного мозга и находится под влиянием вышележащих отделов головного мозга – тормозные влияния исходят из коры головного мозга и среднего мозга, возбуждающие – из варолиева моста и заднего гипоталамуса. Корковые влияния, обеспечивающие импульс к произвольному акту мочеиспускания, вызывают сокращение мышц мочевого пузыря, в нем возрастает внутреннее давление. Происходит открытие шейки мочевого пузыря, расширение и укорочение задней уретры, расслабление сфинктера. Вследствие сокращения мышц пузыря давление в нем увеличивается, а в уретре уменьшается, что вызывает переход мочевого пузыря в фазу опорожнения и удаления по мочеиспускательному каналу мочи наружу.
Суточное количество мочи (диурез) у взрослого человека в норме составляет 1,2–1,8 л и зависит от поступившей в организм жидкости, окружающей температуры и других факторов. Цвет нормальной мочи соломенно-желтый и чаще всего зависит от ее относительной плотности. Реакция мочи слабокислая, относительная плотность 1,010–1,025. В моче содержится 95 % воды, 5 % твердых веществ, основную часть которых составляют мочевина – 2 %, мочевая кислота – 0,05 %, креатинин – 0,075 %. В суточной моче здорового человека содержится около 25–30 г мочевины и 15–25 г неорганических солей, а также солей натрия и калия. В моче обнаруживаются только следы глюкозы.