Budowa i funkcjonowanie układu wydalniczego

Układ wydalniczy jest najważniejszym elementem regulacyjnym gospodarkę wodną, mineralną i azotową organizmu. Do jego zadań należy:

wydalanie, czyli usuwanie produktów przemiany materii,
regulacja stężenia soli mineralnych oraz ilości wody we krwi i innych płynach ustrojowych, dzięki czemu utrzymuje właściwy skład tych płynów, w tym samym homeostazę.

Wydalanie to proces fizjologiczny, którego celem jest usunięcie z organizmu zbędnych i szkodliwych produktów metabolizmu, czyli końcowych produktów przemiany materii.
Produkty przemiany materii to :

amoniak, mocznik i kwas moczowy, będące końcowymi produktami przemiany związków azotowych (białek i kwasów nukleinowych). Amoniak jest toksyczny i powstaje w procesie degradacji aminokwasów, nazywanym deaminacją Związek ten jest przekształcany w wątrobie na nietoksyczny mocznik. Mocznik trafia z krwią do nerek, skąd jest usuwany. Z kolei kwas moczowy powstaje w wyniku przemian purynowych (składników budulcowych kwasów nukleinowych). Jest on usuwany przez nerki, a częściowo także przez skórę;
dwutlenek węgla, będący produktem rozkładu węglowodanów i tłuszczów. Jest on usuwany przez płuca i w niewielkim stopniu przez skórę;
woda również powstaje jako produkt rozkłady węglanów i tłuszczów. Jest ona usuwana przez skórę, płuca, układ pokarmowy i nerki;
sole mineralne, będące produktami przemian gospodarki mineralnej. W nadmiarze zakłócają one równowagę jonową organizmu. Są usuwane przez skórę oraz przez nerki.

Należy pamiętać, że niestrawione resztki pokarmu nie są produktami przemiany materii zachodażcej w komórkach, dlatego zostają usunięta na drodze defekacji, a nie wydalania.

Z wydalaniem wiąże się ściśle regulacja ilości wody i soli mineralnych w organizmie - osmoregulacja. Dzięki temu procesowi organizm utrzymuje ilość wody i soli mineralnych na niemal stałym poziomie.

Rodzaj produktu przemiany materii	Proces prowadzący do powstania produktu przemiany materii	Komórki, w których powstają produkty przemiany materii	Drogi usuwania produktu przemiany materii z organizmu
Mocznik	deaminacja aminokwasów	komórki wątroby	NERKI (z moczem)
Kwas moczowy	rozkład kwasowy nukleinowych	komórki wątroby	NERKI (z moczem) SKÓRA (z potem)
Barwniki żółciowe	rozpad hemoglobiny	komórki wątroby	NERKI (z moczem)
Woda	oddychanie komórkowe	wszystkie komórki	NERKI (z moczem) SKÓRA (z potem) PŁUCA (z wydychanym powietrzem)
Dwutlenek węgla	oddychanie komórkowe	wszystkie komórki	PŁUCA (z wydychanym powietrzem)
Sole mineralne	przemiany mineralne	wszystkie komórki	NERKI (z moczem) SKÓRA (z potem)

Powstawanie moczu

Na powstawanie moczu składają się trzy procesy fizjologiczne: filtracja, resorpcja zwrotna (wchłanianie zwrotne) i sekrecja (wydzielanie).

Filtracja polega na przenikaniu do torebki kłębuszka (torebki Bowmana) niektórych substancji z osocza krwi. Podstawą tego procesu jest:

wyższe ciśnienie krwi w kłębuszku nerkowym niż w torebce kłębuszka,
duża powierzchnia filtracji wynikająca z silnie rozbudowanej sieci naczyń kłębuszka,
duża przepuszczalność ścian naczyń włosowatych kłębuszka związana z występowaniem licznych perforacji między komórkami jednowarstwowego nabłonka, z którego są zbudowane te naczynia.

Z krwi przepływającej przez naczynia włosowate kłębuszka do wnętrza torebki kłębuszka przenika ok. 20% objętości osocza. Płyn znajdujący się wewnątrz torebki kłębuszka jest nazywany moczem pierwotnym (przesączem pierwotnym). W ciągu doby powstaje 160-1801 tego płynu. Jest on izotoniczny w stosunku do osocza, a także prawie z nim identyczny pod względem składu chemicznego. Zawiera substancje, które pokonały barierę filtracyjną, czyli ścianę naczynia włosowatego oraz ścianę torebki kłębuszka. Należą do nich: woda, jony soli mineralnych (m.in. sodu, potasu, chlorkowe, wodorowęglanowe), a także drobnocząsteczko-we związki organiczne (np. aminokwasy, witaminy, glukoza, mocznik).

Organizm nie może pozbyć się takiej ilości wody, a także rozpuszczonych w niej wielu ważnych substancji. W związku z tym w kanalikach krętych oraz w pętli nefronu zachodzi drugi etap powstawania moczu - resorpcja zwrotna. Proces ten umożliwia wchłanianie zwrotne wielu substancji z moczu pierwotnego do naczyń krwionośnych. Jest to możliwe, ponieważ zarówno kanaliki kręte, jak i pętla nefronu (pętla Henlego) są otoczone gęstą siecią naczyń włosowatych. Procesy resorpcji zwrotnej przebiegają tu z dużą intensywnością — w ciągu doby kanaliki nefronów wchłaniają zwrotnie ok. 178 1 wody, 1200 g soli mineralnych i prawie 250 g glukozy. Większość substancji jest wchłaniana na drodze transportu aktywnego, inne biernie, czyli zgodnie z gradientem stężeń i bez nakładu energii. Znaczna część składników moczu pierwotnego (ok. 65%) zostaje zwrotnie wchłonięta w kanalikach I rzędu (m.in. glukoza, aminokwasy, witaminy oraz wiele jonów soli mineralnych). Wchłanianie pozostałych składników zachodzi w pętli nefronu oraz kanalikach II rzędu. Pozostaje ono pod kontrolą hormonów i zależy od aktualnego zapotrzebowania organizmu.

Sekrecja to proces wydzielania substancji do wnętrza kanalików, zachodząca przede wszystkim w kanalikach II rzędu. Dzięki niej do moczu przedostają się np. jony potasu, amonu i wodoru, hormony steroidowe, a także niektóre leki, np. penicylina.

Resorpcja oraz sekrecja to procesy prowadzące do zagęszczenia moczu oraz znacznej modyfikacji jego składu. W ich wyniku w ciągu doby powstaje około 1,5 1 moczu zwanego moczem ostatecznym.

Składniki moczu ostatecznego

Człowiek wydala w ciągu doby 1-2 1 moczu ostatecznego. Zawiera on ok. 96% wody, 1,5% soli mineralnych oraz 2,5% związków organicznych.

Wśród soli mineralnych dominuje chlorek sodu (stanowi on ok. 44% wszystkich soli), pozostałe to inne chlorki, fosforany(V), wodorowęglany, siarczany(VI): potasu, magnezu, wapnia, sodu i amonu. Głównymi składnikami organicznymi moczu są: mocznik, kreatynina związek azotowy powstający w czasie przemian metabolicznych w mięśniach), kwas moczowy końcowy produkt metabolizmu kwasów nukleinowych) oraz barwniki (np. urobilinogen).

Wydalanie moczu

Mocz wypływający z kanalików zbiorczych, poprzez kielichy nerkowe spływa do miedniczki nerkowej, gdzie się gromadzi. Skurcze pery-staltyczne moczowodów (fala skurczu mięśni okrężnych moczowodu) powodują jednak, że mocz małymi porcjami spływa do pęcherza moczowego. Wypełnianie pęcherza moczowego powoduje rozciąganie jego ścian, co z kolei pobudza receptory. Informacja o wypełnieniu pęcherza dociera do ośrodka wydalania znajdującego się w części krzyżowej rdzenia kręgowego. Następuje rozluźnienie mięśni zwieraczy cewki moczowej, skurcz pęcherza i wydalenie moczu (mikcja).

Kontrola hormonalna wydalania

Ilość i stężenie moczu są regulowane przez kilka hormonów. Wchłanianie zwrotne wody jest możliwe dzięki działaniu wazopresyny - hormonu podwzgórza. Niedobór lub brak wazopresyny są przyczyną moczówki prostej. Choroba ta objawia się przede wszystkim wielomoczem

- w ciągu doby chory wydala 5-20 l moczu. Tak znaczna utrata wody powoduje wzmożone pragnienie, ale chociaż chory wypija równoważną ilość płynu, ma objawy odwodnienia. Regulacji hormonalnej podlega także wchłanianie zwrotne jonów. Na przykład hormon kory nadnerczy

- aldosteron - wpływa na wchłanianie jonów sodu, wydzielany zaś przez przytarczyce para-thormon reguluje wchłanianie jonów wapnia.

Wewnątrzwydzielnicza funkcja nerek

W bezpośrednim sąsiedztwiedztwie ciałka nerkowego znajduje się niewielka grupa wyspecjalizowanych komórek, tworząca aparat przykłębuszkowy. Odpowiada on za wytwarzanie reniny - enzymu, który zapoczątkowuje proces przemian jednego z białek osocza krwi - angiotensynogenu - w aktywną postać nazywaną angiotensyną II. Ta zaś powoduje skurcz naczyń krwionośnych, co podnosi ciśnienie krwi oraz reguluje wydzielanie wazopresyny i aldosteronu. Zwiększa to intensywność procesu filtracji w nerkach. Sygnałem do zwiększonego wytwarzania reniny jest obniżenie ciśnienia tętniczego krwi, powodujące swoiste niedokrwienie nerki.

Nerki są również źródłem hormonów tkankowych - wytwarzają erytropoetynę pobudzającą powstawanie erytrocytów oraz dihydro-ksykalcyferol, będący pochodną witaminy D₃, regulujący gospodarkę wapniowo-fosforanową.

Darmowy hosting zapewnia PRV.PL