Нефрон – структурно-функциональная единица почки

Содержание

• 1 Структура и функции нефрона 1.1 Почечное тельце
• 1.2 Типы нефронов 1.2.1 Клубочек
• 1.2.2 Капсула нефрона

Особенности почечного фильтра

Нефрон, строение которого требует внимательного изучения со стороны ученых, стремящихся воссоздать почку с помощью современных технологий, несет в себе определенный отрицательный заряд, который формирует лимит по фильтрации белков. Размер заряда зависит от габаритов фильтра, и по факту сама составляющая клубочкового вещества зависит от качества базальной мембраны и эпителиального покрытия.

Особенности преграды, использующейся в виде фильтра, могут быть реализованы в самых разных вариациях, каждый нефрон обладает индивидуальными параметрами. Если никаких нарушений в работе нефронов нет, то в первичной моче будут только лишь следы от белков, которые присущи плазме крови. Особо большие молекулы могут также проникать сквозь поры, однако в данном случае все будет зависеть от их параметров, а также от локализации молекулы и ее соприкосновения с формами, которые принимают поры.

Нефроны не способны регенерировать, поэтому при повреждении почек или же появлении каких-либо заболеваний их количество постепенно начинает снижаться. То же самое происходит по естественным причинам, когда организм начинает стареть. Восстановление нефронов – одна из важнейших задач, над которой работают ученые-биологи всего мира.

Почки осуществляют большое количество полезной функциональной работы в организме, без которой нельзя представить нашу жизнь. Главная из них – это ликвидация из организма лишней воды и заключительных продуктов метаболизма. Происходит это в мельчайших структурах почки – нефронах.

Схема строения почечного тельца

А — Почечное тельце В — Проксимальный каналец С — Дистальный извитой каналец D — Юкстагломерулярный аппарат

1. Базальная мембрана 2. Капсула Боумена — Шумлянского — париетальная пластинка 3. Капсула Боумена — Шумлянского — висцеральная пластинка

3a. Подии (ножки) подоцита 3b. Подоцит

4. Пространство Боумена — Шумлянского

5a. Мезангий — Интрагломерулярные клетки 5b. Мезангий — Экстрагломерулярные клетки

6. Гранулярные (юкстагломерулярные) клетки 7. Плотное пятно 8. Миоцит (гладкая мускулатура) 9. Приносящая артериола 10. Клубочковые капилляры 11. Выносящая артериола

Нефрон начинается с почечного тельца, которое состоит из клубочка и капсулы Боумена — Шумлянского. Здесь осуществляется ультрафильтрация плазмы крови, которая приводит к образованию первичной мочи.

Типы нефронов

Различают три типа нефронов — интракортикальные нефроны (~85 %) и юкстамедуллярные нефроны (~15 %), субкапсулярные (суперфициальные).

1. Почечное тельце интракортикального нефрона расположено в наружной части коркового вещества (внешняя кора) почки. Петля Генле у большинства интракортикальных нефронов имеет небольшую длину и располагается в пределах внешнего мозгового вещества почки.
2. Почечное тельце юкстамедуллярного нефрона расположено в юкстамедуллярной коре, около границы коры почки с мозговым веществом. Большинство юкстамедуллярных нефронов имеют длинную петлю Генле. Их петля Генле проникает глубоко в мозговое вещество и иногда достигает верхушек пирамид
3. Субкапсулярные (суперфициальные) находятся под капсулой.

Клубочек

Клубочек представляет собой группу сильно фенестрированных (окончатых) капилляров, получающих кровоснабжение от афферентной артериолы. Их также называют волшебной сетью (лат. rete mirabilis), так как газовый состав крови, проходящей через них, на выходе изменен незначительно (эти капилляры непосредственно не предназначены для газообмена). Гидростатическое давление крови создаёт движущую силу для фильтрации жидкости и растворённых веществ в просвет капсулы Боумена — Шумлянского. Непрофильтровавшаяся часть крови из клубочков поступает в эфферентную артериолу. Эфферентная артериола поверхностно расположенных клубочков распадается на вторичную сеть капилляров, оплетающих извитые канальцы почек, эфферентные артериолы от глубоко расположенных (юкстамедуллярных) нефронов продолжаются в нисходящие прямые сосуды (лат. vasa recta), опускающиеся в мозговое вещество почек. Вещества, реабсорбированные в канальцах, в дальнейшем поступают в эти капиллярные сосуды.

Капсула нефрона

Капсула Боумена — Шумлянского окружает клубочек и состоит из висцерального (внутреннего) и париетального (внешнего) листков. Внешний листок представляет собой обычный однослойный плоский эпителий. Внутренний листок составлен из подоцитов, которые лежат на базальной мембране эндотелия капилляров, и ножки которых покрывают поверхность капилляров клубочка. Ножки соседних подоцитов образуют на поверхности капилляра интердигиталии. Промежутки между клетками в этих интердигиталиях и образуют, собственно, щели фильтра, затянутые мембраной. Размер этих фильтрационных пор ограничивает перенос крупных молекул и клеточных элементов крови.

Между внутренним листком капсулы и внешним, представленным простым, непроницаемым, плоским эпителием, лежит пространство, в которое поступает жидкость, профильтровавшаяся через фильтр, который сформирован мембраной щелей в интердигиталиях, базальной пластинкой капилляров и гликокаликсом, секретируемым подоцитами.

Нормальная скорость клубочковой фильтрации (СКФ) составляет 180—200 литров в сутки, что в 15—20 раз превышает объём циркулирующей крови — иными словами, вся жидкость крови за сутки успевает профильтроваться приблизительно двадцать раз. Измерение СКФ является важной диагностической процедурой, её снижение может быть показателем почечной недостаточности.

Небольшие молекулы — такие, как вода, ионы Na+, Cl-, аминокислоты, глюкоза, мочевина, одинаково свободно проходят через клубочковый фильтр, так же проходят через него белки массой до 30 кДа, хотя, поскольку белки в растворе обычно несут отрицательный заряд, для них определённое препятствие составляет отрицательно заряженный гликокаликс. Для клеток и более крупных белков клубочковый ультрафильтр представляет непреодолимое препятствие. В результате, в пространство Боумена — Шумлянского, и далее в проксимальный извитой каналец, поступает жидкость, по составу отличающаяся от плазмы крови только отсутствием крупных белковых молекул.

Микрофотография нефрона 1 — Клубочек (гломерула) 2 — Проксимальный каналец 3 — Дистальный каналец
Проксимальный каналец — наиболее длинная и широкая часть нефрона, проводящая фильтрат из капсулы Шумлянского — Боумена в петлю Генле.

Строение проксимального канальца

Проксимальный каналец построен из высокого цилиндрического эпителия с сильно выраженными микроворсинками апикальной мембраны (так называемая «щеточная кайма») и интердигитациями базолатеральной мембраны. Как микроворсинки, так и интердигитации значительно увеличивают поверхность клеточных мембран, усиливая тем самым их резорбтивную функцию.

Цитоплазма клеток проксимального канальца насыщена митохондриями, которые в большей степени находятся на базальной стороне клеток, тем самым обеспечивая клетки энергией, необходимой для активного транспорта веществ из проксимального канальца.

Транспортные процессы

Петля Генле

Петля Генле — часть нефрона, соединяющая проксимальный и дистальный канальцы. Петля имеет шпилечный изгиб в мозговом слое почки. Главной функцией петли Генле является реабсорбция воды и ионов в обмен на мочевину по противоточному механизму в мозговом слое почки. Петля названа в честь Фридриха Густава Якоба Генле, немецкого патологоанатома.

Нисходящее колено петли Генле

Проксимальный извитой каналец в корковом веществе переходит в нисходящее колено петли Генле

, которое спускается в мозговое вещество почки, образует там шпилькообразный изгиб и переходит в восходящее колено петли Генле.

Транспортные процессы

Транспорт веществ:

Вследствие этого, в нисходящем отделе петли Генле осмоляльность мочи резко возрастает и может достигать 1400 мОсм/кг.

Гистология

Благодаря отсутствию активного транспорта клетки в данном отделе могут иметь сравнительно небольшой объём. Вместе с тем, эффективный пассивный перенос воды требует малого расстояния диффузии. Вследствие этого, нисходящий отдел петли Генле построен из низкого кубического эпителия.

От кровеносных сосудов его можно отличить по отсутствию эритроцитов, а от толстых восходящих сегментов — по высоте эпителия.

Восходящее колено петли Генле

Транспортные процессы

Дистальный извитой каналец

Транспортные процессы

Собирательные трубки

Юкстагломерулярный аппарат

Расположен в околоклубочковой зоне между приносящей и выносящей артериолами и состоит из трех основных частей:

Юкстагломерулярный аппарат участвует в синтезе ренина, который играет важнейшую роль в ренин-ангиотензиновой системе.

Ультрафильтрация мочи

Способность «ножек» подоцитов к сокращению с одновременным утолщением позволяет ещё более сузить щели фильтрации, что делает процесс очистки крови, протекающей по капилляру в составе клубочка, ещё более избирательным в плане диаметра фильтруемых молекул.

Таким образом, наличие «ножек» у подоцитов увеличивает площадь их соприкосновения с капиллярной стенкой, в то время как степень их сокращения регулирует ширину щелей фильтрации.

Помимо роли чисто механического препятствия щелевые диафрагмы содержат на своих поверхностях белки, имеющие отрицательный электрический заряд, ограничивающий пропускание также отрицательно заряженных молекул белков и других химических соединений.

Строение нефронов (независимо от их локализации в паренхиме почки), призванное выполнять функцию сохранения стабильности внутренней среды организма, позволяет им выполнять свою задачу, невзирая на время суток, смену времён года и иных внешних условий, в продолжение всей жизни человека.

Нефрон

(от греческого νεφρός (нефрос) — «почка») — структурно-функциональная единица почки. Нефрон состоит из почечного тельца, где происходит фильтрация, и системы канальцев, в которых осуществляются реабсорбция (обратное всасывание) и секреция веществ.

Содержание

Немного об анатомии почки

Для того, чтобы перейти к мельчайшим единицам почки, нужно разобрать общее ее строение. Если рассмотреть почку в разрезе, то по своей форме она напоминает боб или фасоль.

Строение почки

Человек рождается с двумя почками, но, правда, бывают исключения, когда присутствует всего одна почка. Расположены они у задней стенки брюшины, на уровне I и II поясничных позвонков.

Весит каждая почка примерно 110-170 грамм, ее длина составляет 10-15 см, ширина — 5-9 см, а толщина – 2-4 см.

Почка имеет заднюю и переднюю поверхности. Задняя поверхность располагается в почечном ложе. Это напоминает большую и мягкую кровать, которая выстелена поясничной мышцей. А вот передняя поверхность соприкасается с другими соседними органами.

Левая почка контактирует с левым надпочечником, ободочной кишкой, желудком и поджелудочной железой, а правая сообщается с правым надпочечником, толстым и тонким кишечником.

Ведущие структурные компоненты почки:

Почечная капсула – это ее оболочка. Она включает в себя три слоя. Фиброзная капсула почки — по своей толщине довольно неплотная, имеет очень прочное строение. Защищает почку от различных повреждающих воздействий. Жировая капсула – слой жировой ткани, которая по своей структуре нежная, мягкая и рыхлая. Предохраняет почку от сотрясений и ударов. Наружная капсула – почечная фасция. Состоит из тонкой соединительной ткани. Паренхима почки – ткань, которая состоит из нескольких слоев: коркового и мозгового вещества. Последнее складывается из 6-14 почечных пирамид. А вот сами пирамидки формируются из собирательных канальцев. В корковом веществе располагаются нефроны. Эти слои четко различимы по цвету. Лоханка почки – углубление, похожее на воронку, которое получает мочу от нефронов. Состоит она из чашечек разного калибра. Самые маленькие – это чашечки I порядка, в них проникает моча из паренхимы. Соединяясь, маленькие чашечки, образуют более крупные – чашечки II порядка. Насчитывают таких чашечек в почке около трех. При слиянии этих трех чашечек образуется почечная лоханка. Почечная артерия – крупный кровеносный сосуд, ответвляясь от аорты, он доставляет зашлакованную кровь в почку. Примерно 25% всей крови поступает ежеминутно в почки для очищения. В течение дня почечная артерия снабжает почку примерно 200 литрами крови. Почечная вена – по ней уже очищенная кровь из почки попадает в полую вену.