Kidneys And Their Structure
Nerki to para brązowych narządów w kształcie fasoli, wielkości mniej więcej pięści.mierzą 10-12 cm długości. Są one pokryte przez torebkę nerki, która jest twardą kapsułką z włóknistej tkanki łącznej. Do powierzchni każdej nerki przylegają dwie warstwy tłuszczu, które pomagają je amortyzować. Nerka ma wklęsły bok, w którym znajduje się wgłębienie, do którego wchodzi tętnica nerkowa, a żyła nerkowa i moczowód wychodzą z nerki. Nerki znajdują się na tylnej ścianie jamy brzusznej tuż nad linią talii i są chronione przez żebra. Są one uważane za zaotrzewnowe, co oznacza, że leżą za otrzewną. Wyróżnia się trzy główne obszary nerki: korę nerki, rdzeń nerki i miedniczkę nerkową. Zewnętrzna, ziarnista warstwa to kora nerki. Kora rozciąga się w dół pomiędzy promieniście prążkowaną warstwą wewnętrzną. Wewnętrzna, promieniście prążkowana warstwa to rdzeniak nerki. Zawiera ona tkankę w kształcie piramidy, zwaną piramidami nerkowymi, oddzieloną kolumnami nerkowymi. Moczowody są ciągłe z miedniczką nerkową i stanowią samo centrum nerki.
Żyły nerkowe
Żyły nerkowe są żyłami, które drenują nerkę. Łączą one nerkę z żyłą główną dolną. Ponieważ żyła główna dolna znajduje się na prawej połowie ciała, lewa żyła nerkowa jest zazwyczaj dłuższa z dwóch. W przeciwieństwie do żyły nerkowej prawej, żyła nerkowa lewa często otrzymuje żyłę gonadalną lewą (żyłę jądrową lewą u mężczyzn, żyłę jajnikową lewą u kobiet). Często otrzymuje również lewą żyłę nadnerczową.
Tętnica nerkowa
Tętnice nerkowe zwykle powstają poza aortą brzuszną i zaopatrują nerki w krew. Tętnice zaopatrujące nerki są zmienne i może być jedna lub więcej tętnic nerkowych zaopatrujących każdą nerkę. Ze względu na położenie aorty, żyły głównej dolnej i nerek w organizmie, prawa tętnica nerkowa jest zwykle dłuższa niż lewa tętnica nerkowa. Prawa tętnica nerkowa zazwyczaj krzyżuje się z żyłą główną dolną w kierunku tylnym.tętnice nerkowe przenoszą dużą część całkowitego przepływu krwi do nerek. Do jednej trzeciej całkowitego rzutu serca może przejść przez tętnice nerkowe, aby być filtrowane przez nerki.
Moczowody
Moczowody są dwiema rurami, które odprowadzają mocz z nerek do pęcherza moczowego. Każdy moczowód jest umięśnioną rurką o długości około 10 cali (25 cm). Mięśnie w ścianach moczowodów wysyłają mocz w małych strumieniach do pęcherza moczowego (składany worek znajdujący się w przedniej części jamy miednicy kostnej, który pozwala na tymczasowe przechowywanie moczu). Po dostaniu się moczu z moczowodów do pęcherza, małe fałdy w błonie śluzowej pęcherza działają jak zastawki zapobiegające cofaniu się moczu. Wylot pęcherza jest kontrolowany przez mięsień zwieracz. Pełny pęcherz stymuluje nerwy czuciowe w ścianie pęcherza, które rozluźniają zwieracz i umożliwiają uwolnienie moczu. Jednakże, rozluźnienie zwieracza jest również częściowo wyuczoną reakcją pod dobrowolną kontrolą. Uwolniony mocz wchodzi do cewki moczowej.
Pęcherz moczowy
Pęcherz moczowy jest pustym, umięśnionym i rozciągliwym lub elastycznym narządem, który znajduje się na dnie miednicy (powyżej prostaty u mężczyzn). Na jego przedniej granicy leży spojenie łonowe, a na jego tylnej granicy pochwa (u kobiet) i odbytnica (u mężczyzn). Pęcherz moczowy może pomieścić około 17 do 18 uncji (500 do 530 ml) moczu, jednak pragnienie mikcji jest zwykle odczuwane, gdy zawiera on około 150 do 200 ml. Kiedy pęcherz wypełnia się moczem (mniej więcej do połowy), receptory rozciągania wysyłają impulsy nerwowe do rdzenia kręgowego, który następnie wysyła odruchowy impuls nerwowy z powrotem do zwieracza (zastawki mięśniowej) na szyi pęcherza, powodując jego rozluźnienie i umożliwiając przepływ moczu do cewki moczowej. Wewnętrzny zwieracz cewki moczowej jest mimowolny. Moczowody wchodzą do pęcherza moczowego po przekątnej od jego grzbietowo-bocznej podłogi w miejscu zwanym trójgraniastosłupem. Trigon jest trójkątnym obszarem w kształcie na tylno-dolnej ścianie pęcherza moczowego. Cewka moczowa wychodzi w najniższym punkcie trójkąta trigonu. Mocz w pęcherzu pomaga również regulować temperaturę ciała. Pęcherz moczowy przy normalnym funkcjonowaniu opróżnia się całkowicie po całkowitym opróżnieniu, w przeciwnym razie jest to oznaką, że jego elastyczność jest naruszona, kiedy staje się całkowicie pusty od płynu, może to powodować uczucie chłodu z powodu gwałtownej zmiany temperatury ciała.
Cewka moczowa
Cewka moczowa jest mięśniową rurą, która łączy pęcherz moczowy z zewnętrzną częścią ciała. Funkcją cewki moczowej jest usuwanie moczu z organizmu. Mierzy ona około 1,5 cala (3,8 cm) u kobiety, ale aż do 8 cali (20 cm) u mężczyzny. Ponieważ cewka moczowa jest o wiele krótsza u kobiety, sprawia to, że o wiele łatwiej jest kobiecie zarazić się szkodliwymi bakteriami w pęcherzu, co powszechnie nazywa się infekcją pęcherza lub UTI. Najczęstsze bakterie UTI jest E-coli z jelita grubego, które zostały wydalone w fecal matter.Female cewki moczowej
W ludzkiej kobiety, cewki moczowej jest około 1-2 cali długości i otwiera się w sromu między łechtaczki i otworu pochwy.
Mężczyźni mają dłuższą cewkę moczową niż kobiety. Oznacza to, że kobiety są bardziej podatne na infekcje pęcherza (zapalenie pęcherza moczowego) i dróg moczowych.
Męska cewka moczowa
U mężczyzny cewka moczowa ma około 8 cali długości i otwiera się na końcu główki penisa.
Długość cewki moczowej mężczyzny i fakt, że zawiera ona szereg zagięć, utrudnia cewnikowanie.
Zwieracz cewki moczowej to zbiorcza nazwa mięśni używanych do kontrolowania przepływu moczu z pęcherza moczowego. Mięśnie te otaczają cewkę moczową, tak że kiedy się kurczą, cewka moczowa jest zamknięta.
- Istnieją dwa odrębne obszary mięśni: zwieracz wewnętrzny, przy szyi pęcherza moczowego i
- zwieracz zewnętrzny, lub dystalny.
Ludzkie samce mają znacznie silniejsze mięśnie zwieracza niż samice, co oznacza, że mogą zatrzymać dużą ilość moczu przez dwa razy dłużej, aż 800 ml, czyli „trzymać go”.
Nefrony
Nefron jest podstawową strukturalną i funkcjonalną jednostką nerki. Nazwa nefron pochodzi od greckiego słowa (nephros) oznaczającego nerkę. Jego główną funkcją jest regulacja wody i substancji rozpuszczalnych poprzez filtrowanie krwi, wchłanianie tego, co jest potrzebne i wydalanie reszty w postaci moczu. Nefrony eliminują odpady z organizmu, regulują objętość i ciśnienie krwi, kontrolują poziom elektrolitów i metabolitów oraz regulują pH krwi. Ich funkcje są niezbędne do życia i są regulowane przez układ endokrynny za pomocą hormonów, takich jak hormon antydiuretyczny, aldosteron i hormon przytarczyc.
Każdy nefron ma własne zaopatrzenie w krew z dwóch regionów kapilarnych z tętnicy nerkowej. Każdy nefron składa się z początkowego elementu filtrującego (ciałka nerkowego) oraz kanalika wyspecjalizowanego w reabsorpcji i wydzielaniu (kanalika nerkowego). Ciałko nerkowe odfiltrowuje duże rozpuszczalniki z krwi, dostarczając wodę i małe rozpuszczalniki do kanalika nerkowego w celu ich modyfikacji.
Kłębuszek nerkowy
Kłębuszek nerkowy jest kępką kapilarną, która otrzymuje swoje zaopatrzenie w krew z tętniczki dośrodkowej krążenia nerkowego. Ciśnienie krwi w kłębuszku zapewnia siłę napędową dla płynów i rozpuszczalników, które są filtrowane z krwi do przestrzeni utworzonej przez torebkę Bowmana.Pozostała część krwi, która nie jest filtrowana w kłębuszku, przechodzi do węższej tętniczki doprowadzającej. Następnie przemieszcza się do vasa recta, które są zbiorczymi kapilarami przeplatającymi się z kanalikami zwężonymi przez przestrzeń śródmiąższową, gdzie dostaną się również substancje reabsorbowane. Następnie łączy się z żyłami odprowadzającymi z innych nefronów w żyłę nerkową i łączy się z głównym krwiobiegiem.
Afferent/Efferent Arterioles
Aferent arteriole dostarczają krew do kłębuszka nerkowego. Grupa wyspecjalizowanych komórek zwanych komórkami kłębuszka nerkowego znajduje się wokół tętniczki dośrodkowej w miejscu, gdzie wchodzi ona do ciałka nerkowego. Tętniczka eferentna drenuje kłębuszek. Pomiędzy tymi dwoma tętniczkami znajdują się wyspecjalizowane komórki zwane plamką gęstą (macula densa). Komórki kłębuszka i plamka densa tworzą aparat przykłębuszkowy. To właśnie w komórkach aparatu przykłębuszkowego powstaje i jest magazynowany enzym renina. Renina jest uwalniana w odpowiedzi na obniżenie ciśnienia krwi w tętniczkach dośrodkowych, zmniejszenie stężenia chlorku sodu w kanaliku dystalnym oraz pobudzenie przez nerwy współczulne receptorów (beta-adrenergicznych) w komórkach aparatu przykłębuszkowego. Renina jest potrzebna do tworzenia angiotensyny I i angiotensyny II, które stymulują wydzielanie aldosteronu przez korę nadnerczy.
Kapsuła kłębuszka nerkowego lub Kapsuła Bowmana
Kapsuła Bowmana (zwana również torebką kłębuszka nerkowego) otacza kłębuszek nerkowy i składa się z warstwy trzewnej (komórki nabłonka płaskiego prostego) (wewnętrznej) i warstwy ciemieniowej (komórki nabłonka płaskiego prostego) (zewnętrznej). Warstwa trzewna leży tuż pod pogrubioną błoną podstawną kłębuszka i zbudowana jest z podocytów, które wysyłają wyrostki stopowate na całej długości kłębuszka. Wyrostki stopowate krzyżują się ze sobą, tworząc szczeliny filtracyjne, które w przeciwieństwie do tych w śródbłonku kłębuszka są przedzielone diafragmami. Wielkość szczelin filtracyjnych ogranicza przechodzenie dużych cząsteczek (np. albuminy) i komórek (np. krwinek czerwonych i płytek krwi). Ponadto, wyrostki stopowate posiadają ujemnie naładowany płaszcz (glikokaliks), który ogranicza filtrację ujemnie naładowanych cząsteczek, takich jak albumina. Działanie to nazywane jest odpychaniem elektrostatycznym.
Warstwa ciemieniowa torebki Bowmana wyścielona jest pojedynczą warstwą nabłonka płaskiego. Pomiędzy warstwą trzewną i ciemieniową znajduje się przestrzeń Bowmana, do której przesącz dostaje się po przejściu przez szczeliny filtracyjne podocytów. To tutaj komórki mięśni gładkich i makrofagi leżą pomiędzy naczyniami włosowatymi i stanowią dla nich oparcie. W przeciwieństwie do warstwy trzewnej, warstwa ciemieniowa nie pełni funkcji filtracyjnej. Barierę filtracyjną tworzą raczej trzy elementy: membrany szczelin filtracyjnych, gruba błona podstawna kłębuszka oraz glikokaliks wydzielany przez podocyty. 99% filtratu kłębuszkowego zostanie ostatecznie wchłonięte ponownie.
Proces filtracji krwi w torebce Bowmana to ultrafiltracja (lub filtracja kłębuszkowa), a normalna szybkość filtracji wynosi 125 ml/min, co odpowiada dziesięciokrotnej objętości krwi na dobę. Pomiar współczynnika filtracji kłębuszkowej (GFR) jest badaniem diagnostycznym funkcji nerek. Obniżony GFR może być oznaką niewydolności nerek. Warunki, które mogą wpływać na GFR, obejmują: ciśnienie tętnicze, zwężenie tętniczek aferentnych, zwężenie tętniczek eferentnych, stężenie białka w osoczu i ciśnienie osmotyczne koloidu.
Wszystkie białka, które mają około 30 kilodaltonów lub mniej, mogą swobodnie przechodzić przez błonę. Chociaż istnieje pewne dodatkowe utrudnienie dla ujemnie naładowanych cząsteczek z powodu ujemnego ładunku błony podstawnej i podocytów. Małe cząsteczki, takie jak woda, glukoza, sól (NaCl), aminokwasy i mocznik swobodnie przechodzą do przestrzeni Bowmana, ale komórki, płytki krwi i duże białka nie. W rezultacie przesącz opuszczający torebkę Bowmana ma skład bardzo zbliżony do składu osocza krwi, gdy przechodzi do kanalika bliższego. Razem kłębuszek nerkowy i torebka Bowmana są nazywane ciałkiem nerkowym.
Proksymalna cewka zwężona (PCT)
Cewkę proksymalną można podzielić anatomicznie na dwa segmenty: proksymalną cewkę zwężoną i proksymalną cewkę prostą. Na podstawie wyglądu histologicznego komórek cewki proksymalnej można ją podzielić na segmenty S1 i S2. Zgodnie z tą konwencją nazewniczą, kanalik prosty proksymalny jest powszechnie nazywany segmentem S3. Proksymalna kanalik zagęszczony ma w świetle jedną warstwę komórek prostopadłościennych. Jest to jedyne miejsce w nefronie, które zawiera komórki prostopadłościenne. Komórki te pokryte są milionami mikrowypustek. Mikrokosmki służą do zwiększenia powierzchni dla reabsorpcji.
Płyn w przesączu wchodzącym do kanalika bliższego zrębu jest reabsorbowany w kapilarach okołopęcherzykowych, w tym około dwie trzecie przefiltrowanej soli i wody oraz wszystkie przefiltrowane rozpuszczalniki organiczne (głównie glukoza i aminokwasy). Proces ten jest napędzany przez transport sodu ze światła do krwi przez ATPazę Na+/K+ w błonie podstawnej komórek nabłonka. Znaczna część masowego ruchu wody i rozpuszczalników zachodzi pomiędzy komórkami przez połączenia ścisłe, które w tym przypadku nie są selektywne.
Rozpuszczalniki są wchłaniane izotonicznie, w tym sensie, że potencjał osmotyczny płynu opuszczającego kanalik proksymalny jest taki sam jak początkowego przesączu kłębuszkowego. Jednakże glukoza, aminokwasy, fosforan nieorganiczny i niektóre inne rozpuszczalniki są reabsorbowane poprzez wtórny transport aktywny przez kanały kotransportowe napędzane gradientem sodu poza nefronem.
Pętla nefronu lub pętla Henlego
Pętla Henlego (czasami znana jako pętla nefronu) jest rurką w kształcie litery U, która składa się z kończyny zstępującej i kończyny wstępującej. Rozpoczyna się w korze mózgowej, odbierając przesącz z kanalika bliższego, rozciąga się do rdzenia, a następnie powraca do kory mózgowej, by opróżnić się do kanalika dalszego. Jego podstawową rolą jest koncentracja soli w interstitium, tkance otaczającej pętlę.
Kończyna zstępująca Jego kończyna zstępująca jest przepuszczalna dla wody, ale całkowicie nieprzepuszczalna dla soli, a zatem tylko pośrednio przyczynia się do koncentracji interstitium. W miarę jak przesącz zstępuje głębiej do hipertonicznego śródmiąższu rdzenia nerki, woda swobodnie wypływa z kończyny zstępującej na drodze osmozy, aż do momentu wyrównania się tonalności przesączu i śródmiąższu. Dłuższe kończyny zstępujące dają więcej czasu na wypływ wody z przesączu, dlatego dłuższe kończyny powodują, że przesącz jest bardziej hipertoniczny niż krótsze. Kończyna wstępująca W przeciwieństwie do kończyny zstępującej, kończyna wstępująca pętli Henlego jest nieprzepuszczalna dla wody, co jest krytyczną cechą mechanizmu wymiany przeciwprądowej stosowanego w pętli. Kończyna wstępująca aktywnie wypompowuje sód z przesączu, wytwarzając hipertoniczne śródmiąższ, które napędza wymianę przeciwprądową. Podczas przechodzenia przez kończynę wstępującą przesącz staje się hipotoniczny, ponieważ utracił znaczną część zawartości sodu. Ten hipotoniczny przesącz jest przekazywany do dystalnego kanalika zwojowego w korze nerki.
Dystalna kanalika zwężona (DCT)
Dystalna kanalika zwężona jest podobna do kanalika zwężonego proksymalnego pod względem struktury i funkcji. Komórki wyściełające kanalik mają liczne mitochondria, umożliwiające aktywny transport dzięki energii dostarczanej przez ATP. Duża część transportu jonów zachodzącego w kanaliku dystalnym jest regulowana przez układ endokrynny. W obecności hormonu przytarczyc, dystalna kanalika zwężona wchłania więcej wapnia i wydala więcej fosforanów. W obecności aldosteronu wchłaniane jest więcej sodu, a wydalane więcej potasu. Przedsionkowy peptyd natriuretyczny powoduje, że kanaliki dystalne wydalają więcej sodu. Ponadto, kanalik wydziela również wodór i amon w celu regulacji pH. Po przebyciu długości kanalika dystalnego tylko 3% wody pozostaje w kanaliku, a pozostała zawartość soli jest znikoma. 97,9% wody zawartej w przesączu kłębuszkowym dostaje się do kanalików zbiorczych i przewodów zbiorczych na drodze osmozy.
Przewody zbiorcze
Każda dystalna kanalik zbiorczy dostarcza swój przesącz do systemu przewodów zbiorczych, których pierwszym segmentem jest kanalik łączący. System kanalików zbiorczych rozpoczyna się w korze nerki i rozciąga się w głąb rdzenia. Mocz przesuwając się w dół układu kanalików zbiorczych, przechodzi przez śródmiąższ rdzenia, który charakteryzuje się wysokim stężeniem sodu, co jest wynikiem działania przeciwprądowego układu zwielokrotniającego pętli Henlego. Chociaż przewód zbierający jest normalnie nieprzepuszczalny dla wody, staje się on przepuszczalny w obecności hormonu antydiuretycznego (ADH). Aż trzy czwarte wody z moczu może zostać wchłonięte ponownie, gdy opuszcza on przewód zbiorczy na drodze osmozy. Poziom ADH decyduje więc o tym, czy mocz będzie zagęszczony czy rozcieńczony. Odwodnienie powoduje wzrost ADH, podczas gdy wystarczająca ilość wody skutkuje niskim poziomem ADH, co pozwala na rozcieńczenie moczu. Niższe części przewodu zbiorczego są również przepuszczalne dla mocznika, co pozwala na przedostanie się jego części do rdzenia nerki, utrzymując w ten sposób jego wysokie stężenie jonów (co jest bardzo ważne dla nefronu).
Mocz opuszcza kanały zbiorcze rdzenia przez brodawkę nerkową, opróżniając się do kielichów nerkowych, miedniczki nerkowej i wreszcie do pęcherza moczowego przez moczowód.Ponieważ ma inne pochodzenie embrionalne niż reszta nefronu (przewód zbiorczy pochodzi z endodermy, podczas gdy nefron z mezodermy), przewód zbiorczy zwykle nie jest uważany za część nefronu właściwego.
Hormony nerkowe
1. Witamina D- Staje się aktywna metabolicznie w nerkach. U pacjentów z chorobą nerek występują objawy zaburzonej gospodarki wapniowo-fosforanowej.
2. Erytropoetyna- Uwalniana przez nerki w odpowiedzi na zmniejszony poziom tlenu w tkankach (hipoksja).
3. Hormon natriuretyczny- Uwalniany z ziarnistości kardiocytów znajdujących się w prawym przedsionku serca w odpowiedzi na zwiększone rozciąganie przedsionków. Hamuje wydzielanie ADH, co może przyczyniać się do utraty sodu i wody.
3.