WYDALANIE Usuwanie zbędnych i szkodliwych produktów przemiany materii. opracowanie: Robert Duszyński 1
UKŁAD WYDALNICZY Elementy układu wydalniczego: * para nerek * moczowody * pęcherz moczowy * cewka moczowa Najistotniejszą część układu wydalniczego stanowią parzyste nerki - ich znaczenie i główne funkcje to: * usuwanie z moczem szkodliwych produktów przemiany materii, * zatrzymywanie składników niezbędnych dla organizmu, które ulegają przefiltrowaniu do moczu pierwotnego (resorpcja), * regulacja objętości płynów ustrojowych, * wpływ na ciśnienie tętnicze krwi (układ renina-angiotensyna-aldosteron), * wpływ na prawidłową erytropoezę (produkcja erytropoetyny), * wpływ na równowagę kwasowo-zasadową (ph krwi), dzięki możliwości zakwaszania moczu, * wpływ na układ kostny przez produkcję aktywnych postaci witaminy D3. 2
BUDOWA NERKI Prawa nerka ludzka, przekrój podłużny: 1. piramida nerkowa 2. tętnica międzypłatowa 3. tętnica nerkowa 4. żyła nerkowa 5. wnęka nerki 6. miedniczka nerkowa 7. moczowód 8. kielich mniejszy 9. torebka włóknista 10. biegun dolny nerki 11. biegun górny nerki 12. żyła międzypłatowa 13. nefron 14. zatoka nerkowa 15. kielich większy 16. brodawka nerkowa 17. słupy nerkowe 3
NERKI - POŁOŻENIE Nerki są narządem parzystym, ich kształt przypomina ziarno fasoli, są koloru ciemnoczerwonego. Leżą w jamie brzusznej w przestrzeni zaotrzewnowej. U człowieka nerki znajdują się po obu stronach kręgosłupa, za żołądkiem i pod wątrobą, prawa nieco niżej niż lewa, obie na wysokości ostatniego kręgu piersiowego i drugiego kręgu lędźwiowego. Przeciętna masa pojedynczej nerki wynosi od 130-170 g. Do wnęki nerki dochodzą dwa duże naczynia krwionośne: tętnica (najczęściej pojedyncza) i żyła nerkowa oraz dodatkowo naczynia limfatyczne. Ponadto z wnęki każdej nerki prowadzi też pojedynczy moczowód. Do górnej powierzchni nerek przylegają nadnercza (gruczoły wydzielania wewnętrznego). Nerkę otacza torebka włóknista oraz torebka tłuszczowa. 4
NEFRON Podstawową jednostką strukturalną nerki jest nefron. Składa się z dwóch podjednostek strukturalnych, tj. cewek oraz kłębuszka nerkowego. Kłębuszek nerkowy (glomerulus renalis) składa się natomiast z kłębka naczyniowego i torebki nefronu (Bowmana). Liczba nefronów w ludzkiej nerce wykazuje zmienność osobniczą, średnio wynosi około 1 500 000 (1,5 mln) i jest ustalona od momentu urodzenia. Wyróżnia się dwa rodzaje nefronów, o długiej i krótkiej pętli, tak zwane nefrony: - korowe - przyrdzeniowe. Z nefronów o krótkiej pętli zbudowana jest kora nerki, zaś nefrony o pętli długiej przenikają do ciemniejszego rdzenia nerki, który tworzy piramidy nerkowe. W wierzchołku każdej piramidy znajdują się brodawki nerkowe z polami sitowymi gdzie znajdują się ujścia przewodów wyprowadzających mocz przez kielichy nerkowe do lejkowatej miedniczki nerkowej, z której mocz odprowadza moczowód. Układ kielichowo-miedniczkowy oraz moczowód współtworzą górne drogi moczowe, zaś pęcherz i cewka moczowa dolne drogi moczowe. 5
BUDOWA NEFRONU Ciałko nerkowe (ciałko Malpighiego) Ciałko nerkowe (corpusculum renis) zbudowane jest z kłębuszka nerkowego sieci dziwnej oraz otaczającej go torebki (Bowmana). W ciałku nerkowym na zasadzie filtracji fizycznej (tzw. filtracji kłębuszkowej) powstaje mocz pierwotny (jest to przesączona krew pozbawiona białek i elementów morfotycznych). W ciągu doby obie nerki wytwarzają 110-220 litrów moczu pierwotnego (dla porównania mocz ostateczny to tylko ok. 1,5 litra). Kłębuszek nerkowy Sieć dziwna (cudowna) składa się z dwóch tętnic doprowadzającej o większym świetle i odprowadzającej o węższym świetle, co ma duże znaczenie w filtracji krwi, ponieważ wytwarza się ciśnienie. W skład sieci wchodzi około 30 pętli naczyń krwionośnych włosowatych (kapilarnych). 6
BUDOWA NEFRONU Torebka Bowmana Torebka kłębuszkowa (capsula glomeruli Bowmani) składa się z 2 blaszek. * Blaszka wewnętrzna (trzewna) przylega do kłębuszka nerkowego; zbudowana jest z nabłonka jednowarstwowego płaskiego i komórek zwanych epicytami, które mają beleczkowate wypustki zwiększające powierzchnię. * Blaszka zewnętrzna (ścienna) zbudowana również z nabłonka jednowarstwowego płaskiego, ale z komórek wyższych niż epicyty, mających błonę podstawną. Między dwiema blaszkami torebki znajduje się światło torebki kłębuszka, gdzie spływa mocz pierwotny. Miejsce, w którym blaszka zewnętrzna przechodzi w blaszkę wewnętrzną, nazywamy biegunem naczyniowym, natomiast miejsce, w którym światło torebki przechodzi w kanalik bliższy (proksymalny), nazywamy biegunem moczowym. W torebce nefronu powstaje mocz pierwotny - mocz niestężony. 7
POWSTAWANIE MOCZU 8
BUDOWA NEFRONU Kanalik nerkowy (kanalik nefronu) Kanalik na całej swojej długości zbudowany jest z nabłonka jednowarstwowego brukowego (izoprymatycznego). Ten typ nabłonka ma zdolność do łatwego i intensywnego transportu jonów i związków organicznych. W kanaliku dochodzi do wytworzenia moczu ostatecznego (co następuje przez proces resorpcji i sekrecji - wchłaniania wody o jonów soli). Kanalik nerkowy dzieli się na 3 charakterystyczne odcinki. Kanalik kręty I rzędu (bliższy; kręty proksymalny; tubulus contortus I ordinis) powstał on ze zwężenia torebki; posiada tak jak ona charakterystyczny rąbek szczoteczkowy. Długość tej części wynosi około 14 mm, grubość 40-60 μm. Dochodzi tu do resorpcji zwrotnej obowiązkowej (obligatoryjnej) oraz sekrecji kanalikowej. Do krwi powraca woda, jony (np. Na+, K+, Ca2+, Mg2+, Cl-), oraz związki organiczne (glukoza, kwasy organiczne, aminokwasy), natomiast do światła kanalika wydzielane są niektóre substancje (np. kwas moczowy). Pętla nefronu (pętla Henlego) składa się z ramienia zstępującego i wstępującego (które w odróżnieniu od kanalika bliższego i dalszego znajdują się w części rdzeniowej nerki). Nabłonek ramienia zstępującego jest przepuszczalny dla wody, natomiast wstępujący dla jonów soli (czynnie resorbuje jony i biernie mocznik). W tej części nefronu dochodzi do zagęszczenia moczu (im pętla dłuższa tym mocz bardziej zagęszczony), ponieważ organizm nie chce tracić wody. Mechanizm ten jest nazywany wzmacniaczem przeciwprądowym. Średnica pętli wynosi 15 μm, natomiast długość bywa różna (waha się między 4-8 mm). Kanalik kręty II rzędu (kanalik dystalny) [edytuj] Kanalik kręty II rzędu (dalszy; kanalik dystalny; tubulus contortus II ordinis) jest to ostania część nefronu, w której dochodzi do resorpcji zwrotnej nadobowiązkowej (fakultatywnej), w czego wyniku powstaje mocz ostateczny (około 1,5 litra na dobę). Kanalik dystalny uchodzi do większego kanału zbiorczego. Ten dostarcza mocz do miedniczki nerkowej. 9
POWSTAWANIE MOCZU Działanie nerki można sprowadzić do działania jej podstawowego elementu funkcjonalnego, czyli nefronu. Pierwsza cześć nefronu kłębuszek nerkowy składa się z sieci dziwnej, tętniczo-tętniczej, naczyń włosowatych, otoczonej torebką Bowmana. Pod wpływem ciśnienia hydrostatycznego w naczyniu krwionośnym, do przestrzeni moczowej Bowmana, filtruje się osocze krwi, tworząc ultrafiltrat. Przez barierę, jaką stanowi śródbłonek naczyniowy i nabłonek nerkowy, do wnętrza torebki Bowmana (do przestrzeni moczowej Bowmana) przedostają się następujące substancje obecne we krwi: woda, cząsteczki o masie cząsteczkowej mniejszej od masy albuminy a więc: kationy i aniony niezwiązane z białkami (np. Na+, K+), glukoza, mocznik, kwas moczowy, bilirubina, witamina C, aminokwasy, małocząsteczkowe toksyny. W skład ultrafiltratu nie wchodzą: białka, elementy morfotyczne krwi, jony i witaminy tworzące trwałe kompleksy z białkami (np. Ca2+, Wit. B1). Następnie filtrat z torebki Bowmana jest transportowany do kanalika bliższego (kanalik kręty I rzędu) gdzie zachodzi resorpcja (wchłanianie) obligatoryjna. Z powrotem do krwi trafia 100% substancji potrzebnych organizmowi takich jak glukoza i aminokwasy. Na tym etapie wchłania się ok. 60% jonów sodu. 10
POWSTAWANIE MOCZU Następnie w pętli Henlego zachodzi zagęszczanie i kolejno rozcieńczanie moczu prowadzące do odzyskania kolejnych 25% jonów sodu. W ostatniej części nefronu kanaliku dalszym (kanaliku krętym II rzędu) zachodzi wchłanianie fakultatywne, zależne od potrzeb organizmu (np. wchłanianie wody pod wpływem wazopresyny) oraz sekrecja (wydzielanie) kanalikowa. Do światła kanalika wydzielane są jony wodorowe, potasu, moczany, metabolity leków itp. W ten sposób nerka produkuje mocz ostateczny, w którego skład wchodzą: woda, jony sodu (1% jonów obecnych we krwi) jony potasu, jony wodorowe, mocznik, kwas moczowy, bilirubina, zbędne produkty przemiany materii, toksyny, metabolity leków, oraz substancje obecne we krwi w stężeniu przewyższającym ich próg nerkowy. Mocz zdrowego człowieka nie powinien zawierać białek ani elementów morfotycznych krwi. Przepływ moczu Mocz jest wyprowadzany z piramid nerkowych ujściami przewodów wyprowadzających przez kielichy nerkowe do miedniczki nerkowej. Z miedniczki mocz przepływa do moczowodu i dalej do pęcherza moczowego. Stamtąd usuwany jest na zewnątrz przez cewkę moczową. 11
WYDOLNOŚĆ I NIEWYDOLNOŚĆ NEREK Stopień wydolności nerek określamy na podstawie współczynnika przesączania kłębuszkowego (GFR). Nerki dysponują znaczną rezerwą funkcjonalną można żyć tylko z jedną nerką, poza tym istnieją liczne mechanizmy adaptacyjne. Jednak po uszkodzeniu znacznej ilości czynnych nefronów i wyczerpaniu rezerw adaptacyjnych nerek, dochodzi do wystąpienia objawów niewydolności tego narządu. Niewydolność nerek możemy podzielić na przewlekłą oraz ostrą. * Przewlekła niewydolność nerek (PNN) jest stanem nieodwracalnego uszkodzenia kłębuszków nerkowych, która wymaga leczenia nerkozastępczego dla utrzymania chorego przy życiu. Najczęstszą przyczyną PNN są choroby kłębuszków nerkowych (pierwotne i wtórne), nefropatia cukrzycowa, choroby naczyń (zwężenie, nephrosclerosis), choroby cewkowo-śródmiąższowe, choroby z towarzyszącymi torbielami nerek i inne. Jako leczenie nerkozastępcze stosowana jest hemodializa, dializa otrzewnowa oraz transplantacja nerki. * Ostra niewydolność nerek (ONN) jest potencjalnie odwracalnym stanem nagłego pogorszenia czynności wydalniczej nerek. Wyróżnia się ONN przednerkową, nerkową oraz pozanerkową. 12