Jak se tvoří moč v lidském těle
Ledviny jsou orgány ve tvaru fazole, které zaujímají důležité postavení v močových cestách. Každá ledvina je dlouhá přibližně 12 centimetrů a váží asi 150 gramů. Ledviny jsou umístěny na obou stranách páteře, hned za břišní dutinou, kde jsou umístěny trávicí orgány.
Prokrvení každé ledviny zajišťují renální tepny, které vycházejí z břišní aorty. Krev z renální tepny je distribuována do menších cév, z nichž nejmenší jsou arterioly. Z arteriol se krev dostává do glomerulů, což jsou shluky mikroskopických krevních cév zvaných kapiláry. Krev je odváděna z každého glomerulu eferentní arteriolou, která se připojuje k malé žíle. Malé žíly se spojí a vytvoří jednu velkou ledvinovou žílu, kterou proudí krev z každé ledviny.
Přehled močových cest
Nefrony jsou mikroskopické útvary, ve kterých se filtruje krev a tvoří se moč. Každá ledvina obsahuje asi jeden milion nefronů. Každý nefron se skládá z kapilárního glomerulu obklopeného tenkostěnnou strukturou miskovitého tvaru (Shumlyansky-Bowmanova kapsle). Nefron navíc obsahuje malinkou trubičku (tubulu), která odvádí tekutinu (která se rychle mění v moč) z prostoru mezi vrstvami Bowmanova pouzdra (Bowmanův prostor). Každý tubul má tři vzájemně propojené části: proximální stočený tubulus, Henleho smyčku a distální stočený tubulus. Třetí částí nefronu je sběrný kanálek, kterým je z tubulu odváděna tekutina. Jakmile tekutina opustí sběrný kanál, je považována za moč.
Ledviny se skládají z vnější (kortex) a vnitřní (medulla) vrstvy. Všechny glomeruly jsou umístěny v kůře, zatímco tubuly jsou umístěny jak v kůře, tak v dřeni. Moč proudí ze sběrných kanálků mnoha tisíc nefronů do miskovitého útvaru (ledvinový kalich). Každá ledvina obsahuje několik ledvinových kalichů, ze kterých se moč shromažďuje do jedné nálevkovité dutiny (ledvinové pánvičky). Z ledvinné pánvičky každé ledviny se moč pohybuje do močovodu.
Funkce ledvin
Jedna zdravá ledvina může snadno vykonávat všechny funkce, které normálně vykonávají dvě ledviny. Někteří lidé se narodí s jednou ledvinou a někdy se lidé rozhodnou darovat jednu ledvinu k transplantaci jiné osobě se selháním ledvin. Jedna ledvina může být navíc vážně poškozena nemocí nebo úrazem.
Hlavní funkcí ledvin je v:
- udržování správné rovnováhy vody a minerálů (včetně elektrolytů) v těle.
К další funkce ledvin jsou:
- filtrace a odstraňování odpadních látek vznikajících při trávení, užívání léků a škodlivých látek (toxinů):
- Regulace krevního tlaku
- Vylučování některých hormonů
Rovnováha vody a elektrolytů
Lidé pijí vodu pravidelně, aby si udrželi život. Voda vzniká také při trávení (metabolismu) potravy. Pokud se objem vody vstupující do těla nerovná objemu vody opouštějící tělo, rychle se hromadí, člověk onemocní a může i zemřít. Přebytek vody ředí elektrolyty v těle, zatímco nedostatek vody je koncentruje. Koncentrace elektrolytů v těle musí být udržovány velmi přesně. Ledviny regulují a pomáhají udržovat správnou rovnováhu vody a elektrolytů.
Krev teče do glomerulus pod vysokým tlakem. Většina kapalné složky krve je filtrována přes malé póry v glomerulech a vynechává krvinky a většinu velkých molekul, jako jsou proteiny. Transparentní filtrovaná tekutina vstupuje do kapsle Shumlyansky-Bowman a prochází do kanálu, který se rozprostírá od kapsle Shumlyansky-Bowman. U zdravých dospělých přefiltrují ledvinové tubuly každý den asi 180 litrů tekutiny. Téměř veškerá tato tekutina (a elektrolyty, které obsahuje) se reabsorbuje v ledvinách. Jen asi 1,5–2 % tekutin se z těla vyloučí ve formě moči. Aby došlo k reabsorpci, různé části nefronu aktivně vylučují a absorbují různé elektrolyty, které s sebou berou vodu a další části nefronu mění svou propustnost pro vodu, což způsobuje, že se více či méně vody vrací zpět do krevního řečiště. Při bližším zkoumání se tyto procesy ukáží jako trochu složitější.
V první sekci trubička (proximální stočený tubulus) většina sodíku, vody, glukózy a dalších filtrovaných látek se reabsorbuje a nakonec se vrátí do krve. V jiné části tubulu (Henleova smyčka) jsou sodík, draslík a chloridy odčerpávány (reabsorbovány). Zbývající kapalina se tak stále více zředí. Zředěná tekutina prochází další částí tubulu (distálním stočeným tubulem), kde je většina zbývajícího sodíku vyloučena a nahrazena draslíkem a kyselinou.
Vniká tekutina z tubulů několika nefronů sběrné potrubí . Ve sběrném kanálku může tekutina zůstat zředěná nebo může být voda absorbována z tekutiny a vrácena do krve, což má za následek koncentrovanější moč. Reabsorpce vody je regulována antidiuretickým hormonem (produkovaným hypofýzou) a dalšími hormony. Tyto hormony pomáhají regulovat funkci ledvin a kontrolovat složení moči, aby udržely rovnováhu vody a elektrolytů v těle.
Obraz močového systému
Tkáně a orgány. Ledviny
A. Hlavní účel ledvin
Hlavní funkcí ledvin je odstraňovat z těla vodu a ve vodě rozpustné látky (koncové produkty metabolismu) ( 1, viz obr. 317). S funkcí vylučovací úzce souvisí funkce regulace iontové a acidobazické rovnováhy vnitřního prostředí těla (funkce homeostatická, 2, viz obr. 319, 321). Obě funkce jsou řízeny hormony. Kromě toho plní ledviny endokrinní funkci a přímo se účastní syntézy mnoha hormonů (3, viz str. 323). Konečně se ledviny podílejí na intermediárních metabolických procesech ( 4 ), zejména na glukoneogenezi a štěpení peptidů a aminokyselin (viz str. 157).
Ledvinami prochází velmi velký objem krve: 1500 litrů za den. Z tohoto objemu se odfiltruje 180 litrů primární moči. Poté je objem primární moči výrazně snížen v důsledku reabsorpce vody, což má za následek denní výdej moči 0,5-2,0 l.
B. Proces tvorby moči
Funkční (a strukturní) jednotkou ledvin je nefron, lidská ledvina obsahuje přibližně 1 milion nefronů. Proces tvorby moči v nefronech se skládá ze tří fází.
Ultrafiltrace (glomerulární nebo glomerulární filtrace). V glomerulech ledvinných tělísek se z krevní plazmy v procesu ultrafiltrace tvoří primární moč, isoosmotická s krevní plazmou. Póry, kterými je plazma filtrována, mají efektivní střední průměr 2,9 nm. Při této velikosti pórů membránou volně procházejí všechny složky krevní plazmy s molekulovou hmotností (M) do 5 kDa. Látky s M < 65 kDa částečně procházejí póry a pouze velké molekuly (M >65 kDa) jsou póry zadrženy a nedostávají se do primární moči. Protože většina proteinů krevní plazmy má dosti vysokou molekulovou hmotnost (M > 54 kDa) (viz str. 271) a jsou záporně nabité, jsou zadržovány bazální membránou glomerulů a obsah proteinu v ultrafiltrátu je nevýznamný.
Reabsorpce. Primární moč je koncentrována (cca 100x oproti původnímu objemu) díky zpětné filtraci vody. Mechanismem aktivního transportu (viz str. 321) se přitom v tubulech reabsorbují prakticky všechny nízkomolekulární látky, zejména glukóza, aminokyseliny a také většina elektrolytů (anorganické a organické ionty). Reabsorpce aminokyselin se provádí pomocí skupinově specifických transportních systémů (přenašečů), jejichž defekt je spojen s řadou geneticky podmíněných dědičných onemocnění (cystinóza, glycinurie, Hartnupův syndrom).
Vylučování. Většina látek, které je třeba z těla vyloučit, se dostává do moči aktivním transportem v renálních tubulech. Mezi takové látky patří ionty H+ a K+, kyselina močová a kreatinin a léky, jako je penicilin.
Metabolismus. Procesy koncentrace a selektivního transportu vyžadují velké výdaje energie. Potřebný ATP se syntetizuje oxidací mastných kyselin, ketolátek a některých aminokyselin a v menší míře laktátu, glycerolu, citrátu a glukózy, které jsou obsaženy v krvi. Proces glukoneogeneze může probíhat v ledvinách, stejně jako v játrech. Substráty jsou uhlíkaté kostry glukogenních aminokyselin, jejichž dusík ve formě amoniaku se využívá k regulaci pH moči (viz obr. 319). V ledvinách byly nalezeny enzymy štěpení peptidů a metabolismu aminokyselin s vysokou aktivitou (například oxidázy aminokyselin, aminooxidázy, glutamináza).
Renální clearance (renální očista). Jedná se o nejčastěji používaný parametr pro stanovení rychlosti renálního vylučování jednotlivých látek z krve. Je definován jako objem krevní plazmy, který může být zbaven konkrétní látky za jednotku času. Clearance inulinu, polyfruktazanu s M ≈ 6 kDa, který je dobře filtrován, ale není aktivně reabsorbován nebo secernován, slouží jako indikátor rychlosti glomerulární filtrace. Normální hodnota rychlosti glomerulární filtrace stanovená inulinem je 120 ml/min*.
* Renální clearance dosahuje maximálních hodnot (450-600 ml/min) u látek odstraňovaných tubulární sekrecí; clearance je minimální u látek, které jsou dobře filtrovány, ale intenzivně reabsorbovány tubuly (pro sodík 1,3±0,8 ml/min). — Poznámka. přel.