Біологія - Навчальный посібник - В. О. Мотузний 2009

Частина ІV. Біологія людини
12. Виділення

Необхідність виділення з організму продуктів обміну. В процесі обміну речовин у клітинах тіла відбуваються окиснення й розщеплення органічних енерговмісних речовин до кінцевих продуктів, які підлягають виведенню з організму. Видільну функцію виконують як спеціалізовані видільні органи, так і інші органи чи системи, для яких видільна функція може бути побічною, другорядною. Будова видільних органів, механізм та ефективність їх функціонування змінюються в процесі еволюційного розвитку тваринного світу, але залежать також від типу метаболізму, умов існування організму та деяких інших факторів.

Кінцеві продукти обміну вуглеводів, жирів і білків. У молекулі вуглеводів і жирів містяться атоми Карбону, Оксигену і Гідрогену. Унаслідок їх окиснення утворюються вода й вуглекислий газ. Вода виводиться нирками, меншою мірою через шкіру, легені й кишки, а вуглекислий газ — переважно через легені. Фосфати, що входять до складу фосфоліпідів, багаторазово використовуються організмом у реакціях фосфорилування, накопичення й перенесення енергії, а виводяться з організму лише в міру надходження з їжею нових кількостей фосфатів.

Білки, крім перелічених вище Карбону, Оксигену і Гідрогену, містять Нітроген, який виводиться з організму у вигляді різних органічних речовин, переважно аміаку, сечовини й сечової кислоти. Аміак, що утворюється в результаті дезамінування амінокислот і є дуже токсичною речовиною, включається в менш токсичні сполуки — сечовину чи сечову кислоту.

Будова і функції органів сечовидільної системи: нирок, сечоводів, сечового міхура, сечівника. Утворення сечі. Більшість продуктів дисиміляції виділяється через систему сечових органів. До складу цієї системи входять нирки, сечоводи, сечовий міхур і сечівник. В організмі людини нирки беруть участь у підтриманні сталості об’єму рідин тіла, їхнього осмотичного тиску та йонного складу; регуляції кислотно-основної рівноваги; виділенні продуктів азотного обміну та чужорідних речовин, економії або екскреції різних органічних речовин (глюкоза, амінокислоти тощо) залежно від складу внутрішнього середовища; метаболізмі вуглеводів і білків; секреції біологічно активних речовин (гормон ренін); кровотворенні. Нирки мають широкі межі функціональної адаптації до потреб організму в підтриманні гомеостазу, бо вони здатні значною мірою змінювати якісний склад сечі, її об’єм, осмотичний тиск і pH.

Нирки (мал. 4.56), права й ліва, масою кожна близько 150 г, розміщені поза очеревинною порожниною по боках хребта на рівні поперекових хребців. Зовні вони вкриті щільною оболонкою. На внутрішній увігнутій поверхні розміщені «ворота» нирки, через які проходять сечовід, ниркові артерії та вени, лімфатичні судини й нерви. На розрізі нирки видно, що в ній є два шари: зовнішній (темніший) — кірковий та внутрішній — мозковий.


Мал. 4.56. Видільна система людини (а) і будова нефрона (б):

а: 1 — надниркова залоза; 2 — ворота нирки; 3 — аорта; 4 — нижня порожниста вена; 5 — сечовід; 6 — сечовий міхур: 7 — сечівник; 8 — кірковий шар; 9 — мозковий шар; 10 — сосочки; 11 — миска; 12 — кровоносні судини нирки; б: 1 — нирковий клубочок (тільце); 2 — виносна і приносна (3) судини; 4 — звивистий каналець першого порядку (проксимальний); 5 — вена; 6 — артерія; 7 — венула; 8 — капсула; 9 — звивистий каналець другого порядку (дистальний); 10 — вторинна капілярна сітка; 11, 12 — збирна трубка; 13 — петля сечового канальця (петля Генле); 14 — кірковий і мозковий (пірамідальний) (15) шари нирки

Нирка складається приблизно з 1 млн структурних і функціональних одиниць — нефронів, простір між якими заповнений сполучною тканиною. Нефрони — це складні мікроскопічні утвори, які починаються двостінною капсулою (Шумлянського—Боумена), усередині якої міститься клубочок капілярів (мальпігіїв клубочок). Між шарами капсули — порожнина, яка переходить у звивистий (первинний, проксимальний) сечовий каналець. Він доходить до межі кіркового й мозкового шарів нирки, де звужується, випрямляється і в мозковому шарі утворює петлю (петлю Генле), яка повертається в кірковий шар нирки. Тут він знов стає звивистим (вторинний, дистальний) і відкривається в збирну трубку. Збирні трубки, зливаючись, утворюють загальні вивідні протоки, які проходять через мозковий шар нирки до верхівок сосочків, що виступають у порожнину ниркової миски, яка переходить у сечовід.

Під час проходження крові капілярами клубочків з її плазми витискуються (фільтруються) вода й розчинені в ній речовини (крім високомолекулярних сполук і клітин крові). Це можливо тому, що судина, яка приносить кров до клубочка, ширша за судину, яка виносить кров із нього. Тому в клубочку створюється високий тиск (60—70 мм рт. ст.), який у два або більше разів перевищує тиск крові в інших капілярах. Фільтрат, що утворюється при цьому, називають первинною сечею. Вона містить такі продукти обміну, як сечовина, сечова кислота, йони неорганічних речовин, глюкозу та амінокислоти і мало чим відрізняється від складу плазми крові.

Упродовж доби утворюється 150—180 л первинної сечі. За добу через нирки протікає 1500—1800 л крові.

Із капсули первинна сеча надходить у первинний каналець, петлю Генле, вторинний каналець, які густо обплетені сіткою капілярів, що утворилися галуженням виносної судини (вторинне галуження). У цій частині нефрона відбувається всмоктування (реабсорбція) в кров більшості води та деяких речовин: глюкози, амінокислот, низькомолекулярних білків, вітамінів, йонів Натрію, Калію, Хлору. Частина первинної сечі, що потрапляє до збирної трубки, називається вторинною. У ній містяться сечовина, сечова кислота, аміак, сульфати, фосфати, Натрій, Калій тощо. Отже, у вторинній сечі за нормальної роботи нирок немає білка й глюкози. Поява їх свідчить про порушення роботи нирок, хоча в разі надлишкового споживання простих вуглеводів (більш як 100 г на добу) можлива поява глюкози в сечі й за здорових нирок.

Вторинної сечі утворюється небагато — близько 1,5 л за добу. Решта її із загальної кількості 150—180 л всмоктується в кров крізь стінку сечових канальців, загальна поверхня яких становить 40—50 м2.

Вторинна сеча по збирних трубочках виливається на сосочку пірамідки в малу чашку. Ниркові сосочки спрямовані до ниркової пазухи й занурені в малі ниркові чашечки. Кілька малих чашечок, зливаючись, утворюють велику чашечку нирки. У нирці людини є три, іноді дві великі чашечки. З’єднуючись одна з одною, великі чашечки утворюють ниркову миску.

Нирки безперервно виконують значну роботу. Тому вони використовують багато кисню, поживних речовин, що свідчить про високі енергетичні витрати при утворенні сечі. У них витрачається 8—10 % усього кисню, який поглинає людина у стані спокою. На одиницю маси в нирках витрачається більше енергії, ніж у будь-якому іншому органі.

Сечовід — парний орган; має вигляд довгої (близько 30 см) трубки, ширина якої поступово збільшується від 3—4 до 7—8 мм. Починається сечовід від ниркової миски і по задній стінці черевної порожнини йде донизу, потім опускається в порожнину малого таза, де, досягши дна сечового міхура, проходить через його стінку навскіс і відкривається щілиноподібним отвором у порожнину сечового міхура. Стінка сечоводу утворена трьома оболонками: слизовою, м’язовою, що складається з переплетених шарів міоцитів, і адвентиції.

Сечовий міхур — порожнистий орган еліпсоподібної форми (у наповненому стані), розміщений у порожнині малого таза безпосередньо за лобковим симфізом. Це резервуар, до якого безперервно надходить сеча із сечоводів і виводиться назовні через сечівник. Місткість сечового міхура в жінок більша, ніж у чоловіків, і коливається від 350 до 750 см. У сечовому міхурі розрізняють тіло, дно і шийку. Стінка сечового міхура складається з трьох оболонок. Серозна оболонка — очеревина вкриває лише ззаду тіло й верхівку міхура, інші ділянки міхура зовні вкриті адвентиціальною (сполучнотканинною) оболонкою. Товста м'язова оболонка складається з трьох шарів міоцитів. У ділянці шийки навколо внутрішнього отвору сечовипускного каналу м’язові волокна циркулярного шару утворюються потовщення — сфінктер сечового міхура (скорочується мимовільно).

Слизова оболонка сечового міхура, вистелена перехідним епітелієм, розміщена на дуже пухкому підслизовому прошарку. В ділянці слизової оболонки дна міхура є три вічка: праве й ліве сечоводу та внутрішнє сечівника. Слизова оболонка ненаповненого сечового міхура утворює численні складки, за винятком трикутної ділянки — трикутника міхура. У цій ділянці виникають доцентрові імпульси, які сигналізують про ступінь наповнення сечового міхура.

Сеча збирається в сечовому міхурі. У міру наповнення стінка його розтягується. Це супроводжується подразненням нервових закінчень, які є в стінці сечового міхура. Сигнали подразнення надходять у центральну нервову систему, й людина відчуває потяг до сечовипускання.Нервовий центр, який зумовлює скорочення й розслаблення м’язів сечового міхура, міститься в куприковій частині спинного мозку. Скелетні м’язи, які беруть участь в акті сечовиведення, дістають нервові імпульси з довгастого мозку. Діяльність цих центрів контролюється вищими центрами стовбура мозку і кори півкуль великого мозку. Низхідні еферентні імпульси викликають розкриття стискачів і скорочення м’яза, що виштовхує сечу. В акті сечовиведення беруть участь м’язи живота. При їх скороченні підвищується внутрішньоочеревинний тиск, а разом з ним — і тиск всередині міхура. Початок випорожнення міхура запускає ланцюг наростання реакції, яка закінчується повним вигнанням сечі через сечівник. Цей процес відбувається за принципом позитивного зворотного зв’язку.

Сечівник забезпечує періодичне виведення сечі із сечового міхура назовні. У жінки й чоловіка сечівник неоднаковий. У жінки сечівник (уретра) має форму трубки 3—3,5 см завдовжки, розміщений попереду піхви. Канал починається своїм внутрішнім отвором в ділянці шийки (нижній отвір трикутника), проходить позаду лобкового симфізу й відкривається зовнішнім отвором у присінку піхви. На своєму шляху канал пронизує сечостатеву діафрагму, де він оточений м’язом (сфінктер сечівника) із посмугованої м’язової тканини (скорочується довільно).

У чоловіків сечівник має форму зігнутої трубки 18—23 см завдовжки. Забезпечує виведення сечі та сперми. На своєму шляху із сечового міхура він проходить послідовно через передміхурову залозу, сечостатеву діафрагму та губчасте тіло статевого члена, на головці якого відкривається зовнішнім отвором. До сечівника відкриваються протока передміхурової залози та дві протоки сім’явивідних каналів. У ділянці діафрагми є сфінктер.

Регуляція сечоутворення та сечовиділення відбувається нейрогуморальним шляхом. Нирка діє як ефективний гомеостатичний орган. Вона підтримує сталість рівня рідини в плазмі крові, осмотичний тиск внутрішнього середовища, загальну концентрацію електролітів, вибірково — концентрацію кожного з них, кислотно-основну рівновагу. Якщо, наприклад, в їжі немає Натрію або знижена його кількість в організмі, нирка перестає виділяти його з сечею. Це відбувається завдяки здатності нирки змінювати в широкому діапазоні ефективність клубочкової фільтрації і вибіркової канальцевої реабсорбції та секреції. Ці процеси регулюються нейрогуморальними механізмами.

У клітинах дистального канальця нефрона є рецептори, які безперервно реагують на зміни концентрації речовин у рідині. Їхнє збудження спричинює звуження просвіту артеріоли, що приносить кров до клубочка, внаслідок чого зменшується ефективний фільтраційний тиск. Еферентним шляхом рефлекторних впливів на процеси сечоутворення є волокна симпатичних і парасимпатичних нервів. На процеси фільтрації впливають рефлекторні реакції з екстеро- та інтерорецепторів. Больові подразнення зменшують або зовсім припиняють утворення первинної сечі. Гуморальна регуляція здійснюється гормоном надниркової залози альдостероном і антидіуретичним гормоном гіпофіза.

Антидіуретичний гормон гіпофіза сприяє підвищенню проникності стінки петлі нефрона, а також стінок збирних канальців. За відсутності цих гормонів реабсорбція значно зменшується. Виділення антидіуретичного гормону «контролюється» вмістом води в крові. При гіпертонічній крові його виділяється більше.

Найбільш поширені і небезпечні захворювання сечовидільної системи, розлади її діяльності. Причинами порушення функцій нирок є: 1) розлади нервової та ендокринної регуляції функцій нирок; 2) порушення кровопостачання нирок (атеросклероз, шоковий стан); 3) інфекційні захворювання нирок (пієлонефрит, осередкові нефрити); 4) аутоалергічні ураження нирок (дифузний гломерулонефрит); 5) порушення відтікання сечі (утворення каменів, стиснення сечоводів тощо); 6) ураження нирок при тяжких інфекційних захворюваннях та інтоксикаціях (сепсис, холера, отруєння солями важких металів та ін.).

Пієлонефрит — неспецифічне запалення чашково-мискової системи і паренхіми нирок. Спричинюється кишковою паличкою, стрептококом, синьогнійною паличкою тощо.

Гломерулонефрит — запалення кіркової частини нирок з порушенням діяльності нефронів. Нирковокам’яну хворобу зумовлюють здебільшого хронічні запальні процеси, нераціональне харчування, стресові стани. Залежно від хімічного складу камені можуть набувати різної форми й по-різному розчинятися під дією ліків. Камені утруднюють відтікання сечі й, уражуючи гострими краями слизові оболонки сечовивідних шляхів, спричинюють сильний біль.

Зменшення добової кількості сечі називається олігурією, а повне припинення сечовиділення — анурією. Збільшене утворення сечі називають поліурією. Цистит — це запалення сечового міхура, уретрит — сечівника.

Профілактика захворювань сечовидільної системи. Мікроорганізми можуть уражувати різні відділи сечовидільної системи: нирки, сечоводи, сечовий міхур, сечовивідний канал. Вони проникають туди з кров’ю. Цьому сприяють різні осередки інфекції при захворюваннях, наприклад, на ангіну, зубів, ротової порожнини.

Часто причиною захворювання нирок і сечовивідних шляхів бувають так звані висхідні інфекції. Коли людина не дотримує особистої гігієни, хвороботворні мікроби проникають через сечовивідний канал у сечовий міхур і звідти поширюються на інші ділянки сечовидільної системи, спричинюючи їх запалення. Запальним процесам і поширенню мікробів сприяють загальне переохолодження організму, застуда.

Нирки, особливо в дітей, чутливі до різних отруйних речовин — і тих, які синтезуються в самому організмі, і тих, які надходять із навколишнього середовища. Такі речовини, як алкоголь, свинець, ртуть, борна кислота, нафталін, бензол, отрути комах тощо, потрапивши в кров, виводяться через нирки, порушуючи їх роботу. Деякі лікарські засоби (сульфаніламідні препарати, антибіотики), якщо їх застосовувати у великій кількості, накопичуються в нирках і можуть спричинити їх захворювання. Особливо шкідливе для нирок зловживання спиртними напоями. Внаслідок постійного порушення обміну речовин у нирках і сечовивідних шляхах можуть відкладатися солі й утворюватися камені.

Для того щоб запобігти захворюванням нирок, слід дотримувати певних гігієнічних вимог: правильно харчуватися, своєчасно лікувати зуби, ангіну, загартовувати свій організм, бути обережним у поводженні з різними отрутами, приймати ліки лише за призначенням лікаря, дотримувати особистої гігієни.





Відвідайте наш новий сайт - Матеріали для Нової української школи - планування, розробки уроків, дидактичні та методичні матеріали, підручники та зошити