Wydalanie, budowa układu wydalniczego człowieka

Wydalanie

Wydalaniem nazywamy proces usuwania z organizmu końcowych produktów przemian metabolicznych, które są w nadmiarze szkodliwe. W wyniku wydalania z organizmu usuwane są także woda i sole mineralne.
Metabolizm, to całokształt przemian chemicznych i procesów fizycznych związanych z produkcją i zużywaniem energii niezbędnej do podtrzymania funkcji życiowych organizmu. Produktami końcowymi metabolizmu węglowodanów i tłuszczów są woda i dwutlenek węgla. Nadmiar wody usuwany jest z organizmu wraz z potem, moczem, kałem oraz przez płuca, a nadmiar dwutlenku węgla-przez płuca i, w dużo mniejszym stopniu, przez skórę. Natomiast produktem końcowym metabolizmu białek jest mocznik. Usuwany jest z organizmu wraz z moczem i, w dużo mniejszym stopniu z potem.

Najważniejsze produkty przemiany materii u człowieka to:
amoniak, mocznik, kwas moczowy - amoniak jest produktem dezaminacji aminokwasów, mocznik powstaje w wyniku przemian amoniaku, kwas moczowy natomiast jest produktem rozpadu kwasów nukleinowych
CO2 - wydalany przez płuca
woda - nadmiar wydalany jest w moczu, pocie, przez płuca i skórę jako para wodna (odgrywa tutaj rolę termoregulacyjną)
sole mineralne - nadmiar usuwany jest z moczem i przez skórę (pot)
substancje białkowe - usuwane wraz ze łzami
barwniki żółciowe - urobilina (barwnik moczu - powstaje w wyniku rozpadu hemoglobiny), sterkobilina (barwnik kału), bilirubina (barwnik żółci)

Układ wydalniczy

Układ wydalniczy odgrywa ogromną rolę w utrzymaniu homeostazy organizmu. Swoje zadania realizuje poprzez wydalanie zbędnych produktów metabolizmu, regulowanie ilości wody w organizmie, regulowanie gospodarki mineralnej oraz utrzymywanie równowagi kwasowo-zasadowej organizmu. Układ wydalniczy bierze ponadto udział w regulowaniu ciśnienia krwi.

Budowa układu wydalniczego człowieka

Elementami budującymi układ wydalniczy człowieka są nerki, moczowody, pęcherz moczowy i cewka moczowa.
Nerka jest narządem parzystym, o fasolowatym kształcie i ciemnoczerwonej barwie. Długość nerki wynosi 10-12 centymetrów, a masa: 120-170 gramów. Znajdują się przy tylnej ścianie jamy brzusznej, po obu stronach kręgosłupa. Nerki położone są pomiędzy ostatnim kręgiem piersiowym, a drugim lędźwiowym. Zewnętrzna część nerki to kora nerki, a część wewnętrzna-rdzeń nerki. Rdzeń nerki składa się z 5-18 piramid nerkowych. Wierzchołki tych piramid uwypuklają się, tworząc brodawkę nerkową. Na jej szczycie są otworki, które stanowią zakończenie drogi wyprowadzającej mocz. Stamtąd mocz przepływa do miedniczki nerkowej, od której odchodzi moczowód. Podstawową jednostkę funkcjonalną nerki stanowi nefron. W skład nerki wchodzi ponad milion nefronów. Nefron tworzy torebka Bowmana, od której odchodzi długi i częściowo skręcony kanalik nerkowy. Torebka Bowmana otacza splot naczyń włosowatych, zwany kłębuszkiem nerkowym. Kanalik nerkowy podzielony jest na trzy odcinki: kanalik kręty pierwszego rzędu, pętli Henlego i kanalika krętego drugiego rzędu. Kanalik kręty drugiego rzędu uchodzi do kanalika zbiorczego.
Nerki spełniają dwa rodzaje funkcji. Funkcja wydalnicza polega na produkcji moczu, wraz z którym usuwane są końcowe produkty metabolizmu białkowego. Wydaleniu podlegają ponadto leki i inne obce dla organizmu substancje. Nerki spełniają też funkcję regulacyjną, dzięki której zapewniony jest stały skład i objętość płynów ustrojowych. Spełniając funkcję regulacyjną nerki przeciwdziałają ponadto wydalaniu niezbędnych dla ustroju substancji, takich jak glukoza, czy aminokwasy.
Moczowody to przewody, którymi z nerki do pęcherza moczowego płynie mocz ostateczny. Są one długie i parzyste. Od wewnątrz wyściela je błona śluzowa. Ich ściany zbudowane są z mięśni gładkich, których skurcze wywołują ruch moczu.
Pęcherz moczowy ma postać elastycznego worka, do którego uchodzą moczowody. Stanowi przejściowy zbiornik moczu. Jego pojemność osiąga około 700 ml. Wnętrze pęcherza wyściela błona śluzowa. Jego ścianę buduje stosunkowo gruba warstwa mięśni gładkich. Ujście pęcherza do cewki moczowej zamyka miesień zwieracz pęcherza. Mocz powoduje nacisk na mięśnie ściany pęcherza, co jest sygnałem dla zwieracza do skurczu, w wyniku którego następuje oddawanie moczu.
Cewka moczowa jest przewodem wyprowadzającym mocz na zewnątrz ciała. U mężczyzn pełni dodatkowo funkcję przewodu wyprowadzającego dla nasienia. Cewka moczowa kobiet jest znacznie krótsza. Wnętrze cewki moczowej wysłane jest błoną śluzową, a jej ściany zbudowane są z mięśni gładkich. Tuż poniżej zwieracza pęcherza znajduje się mięsień zwierający cewki.

Mocz w organizmie człowieka powstaje w trzyetapowej sekwencji procesów. Są to kolejno:
1. filtracja, która zachodzi w obszarze ciałka nerkowego; substancje takie jak aminokwasy, glukoza, witaminy, H2O, a także szkodliwe lub zbędne produkty metabolizmu są odfiltrowywane wprost z krwi, przesącz ten nazywany jest moczem pierwotnym;
2. resorpcja, czyli wchłanianie zwrotne zachodzące w kanaliku nerkowym; do krwioobiegu wracają wtedy substancje organizmowi potrzebne; resorpcja ta zwana jest też obowiązkową i zachodzi w tzw. kanalikach krętych I rzędu, natomiast w kanalikach krętych II rzędu zachodzi tzw. resorpcja nieobowiązkowa dotycząca zwrotnego wchłaniania wody i soli mineralnych zależnie od zapotrzebowania organizmu;
3. zagęszczanie szkodliwych produktów metabolizmu poprzez odprowadzanie wody i jonów sodu (Na ), proces ten ma miejsce w obszarze pętli nefronu.

Na skutek tych procesów tworzy się mocz ostateczny spływający do tzw. miedniczek nerkowych skąd jest odprowadzany do moczowodu.

Dzięki funkcjonującemu w ten sposób układowi wydalniczemu organizmach zwierzętom jest zapewnione wydalanie zbędnych substancji w stanie stałym lub płynnym. Układ wydalniczy poza tym służy do usuwania nadmiaru wody oraz do wyrównywania stężeń rozpuszczonych w wypełniających organizm płynach ustrojowych soli mineralnych, w płynach ustrojowych. Główne uboczne produkty metabolizmu zwierząt to dwutlenek węgla, woda oraz produkty azotowe, w tym także mocznik, kwas moczowy i amoniak.

Fizjologia wydalania

Narządy wydalnicze umożliwiają oczyszczanie płynów z ciała z końcowych, często toksycznych produktów metabolizmu, związków, które przypadkowo się w nim znalazły oraz z nadmiaru wody jonów.

Budowa nerki:

Nerki- budowa, podstawowe funkcje i choroby.

Nerki jest to parzysty narząd, który wytwarza mocz. Położone są one w jamie brzusznej, tuż obok kręgosłupa. Pojedyncza nerka ma kształt ziarna fasoli, jej długość wynosi od 11 do 12 cm. Ciężar wynosi 120-200 gram, barwa zaś jest ciemnoczerwona. Boczny brzeg nerki jest wypukły, a przyśrodkowy wklęsły, wraz z zagłębieniem. Zagłębienie to określane jest jako wnęka nerkowa, przez którą do narządu wnika tętnica nerkowa i nerwy. Z wnęki wychodzą natomiast żyły nerkowe, naczynia limfatyczne i moczowód. Dalej wnęka przechodzi w szczelinę, zwaną zatoką nerkową. Sama nerka otoczona jest torebką włóknistą, którą powleka tłuszczowa torebka. Cały narząd jest natomiast objęty powięzią nerkową. Prawa nerka położona jest nieco niżej niż lewa.

Na przekroju podłużnym nerki widoczne są dwie warstwy-
kora nerki- to warstwa zewnętrzna, mająca jaśniejszą barwę; składa się ona głównie z ciałek nerkowych i naczyń krwionośnych;
rdzeń nerki- ciemniejsza warstwa wewnętrzna; zbudowany jest on z piramid nerkowych, które podstawą zwrócone są do kory;

Główną jednostką budującą nerki jest nefron. Nefron składa się z:
ciałka nerkowego, który złożony jest z pętli naczyń krwionośnych włosowatych tworzących kłębuszek; kłębuszek otacza natomiast torebka Bowmana;
kanalików nerkowych- znajduje się on w warstwie rdzeniowej nerki;

CZYNNOŚCI NEREK:
1. wydalnicza- polega ona na usuwaniu wraz z moczem ostatnich produktów przemiany materii- mocznika, kreatyniny oraz kwasu moczowego; zaznaczyć też trzeba, że usuwane są także substancje obce dla ustroju;
2. regulacyjna ( wydalane są także substancje potrzebna dla organizmu, ale ich nadmiar jest usuwany- czynność regulacyjna)- funkcja ta oznacza zapewnienie właściwej homeostazy ustroju ( utrzymywanie właściwej ilości płynów ustrojowych ), regulację ciśnienia osmotycznego i właściwego składu płynów ustrojowych; zdolność do wchłaniania zwrotnego zapobiega wydalaniu substancji, które są niezbędne dla organizmu;
3. czynności o charakterze wewnątrz-wydzielniczym- polegają one na wydzielaniu enzymu reniny, który aktywuje angiotensynę;

Nerki są także miejscem działania wielu hormonów- aldosteronu, parathormonu, kalcytoniny czy witaminy D.
Nerki są niezwykle podatne na wady rozwojowe, które można podzielić na:
wady dotyczące liczby- czyli brak jednej, a nawet obu nerek; niekiedy zdarza się także wystąpienie dodatkowej nerki;
wady dotyczące wielkości- może wystąpić niedorozwój albo przerost narządu;
wady położenia- często zdarza się przemieszczenie w okolice dolnej części miednicy
wady dotyczące kształtu- zmieniony kształt, wystąpienie torbieli;

Wady dotyczące rozwoju tego organu powodują poważne dolegliwości, dlatego też niezbędne jest leczenie operacyjne.

CHOROBY NEREK:
Kłębkowe zapalenie nerek- jest to jedna z najczęstszych chorób nerek; choroba ta może przebiegać w trzech podstawowych postaciach klinicznych:
ostre, podostrz bądź przewlekłe rozlane kłębkowe zapalenie nerek;
ostre, podostrz lub przewlekłe rozlane nerczycowe zapalenie nerek z pierwotnym uszkodzeniem błony podstawnej;
ogniskowe zapalenie nerek;

Choroba początkowo dotyczy kłębków, powstają także zmiany w kanalikach, tkance miąższowej oraz w naczyniach krwionośnych. W rezultacie prowadzi to do zwężenia naczyń włosowatych kłębków. powoduje to zmniejszenie przepływu krwi przez te naczynia i prowadzi do niedokrwienia nerek.
Objawy kliniczne to krwinkomocz, białkomocz, obrzęki, nadciśnienie, upośledzenie pracy nerek. Postać ostra choroby występuje najczęściej u dzieci, po kilku tygodniach kończy się wyleczeniem ( w 80 % przypadków).
Stwardnienie tętniczek nerkowych
Zapalenie miedniczek nerkowych
Odmiedniczkowe zapalenie nerek- przyczyną choroby jest bakteryjne zakażenie dróg moczowych; schorzenie to dotyczy głównie kobiet, a związane jest z odmiennością budowy cewki moczowej oraz okresami ciąż.
Kamica moczowa- polega na powstawaniu kamieni w drogach moczowych. Choroba ta z kolei występuje dwa razy częściej u mężczyzn niż u kobiet.
Zapalenie pęcherza moczowego- jest to dość częsty stan zapalny dróg moczowych. Głównymi objawami jest bolesne parcie na mocz, czemu towarzyszy jednorazowe oddawanie niewielkiej ilości moczu.

W celu przeciwdziałania powstawaniu chorób układu moczowego niezmiernie ważne jest przestrzeganie podstawowych zasad higieny osobistej oraz regularne wypróżnianie pęcherza. Pamiętać też należy, że z upływem lat nerki stają się mniej wydolne. Należy więc unikać przeziębień lędźwiowej okolicy ciała oraz stosować prawidłową dietę. Alkohol ma szczególnie szkodliwy wpływ na kanaliki nerkowe. Pod jego wpływem nerka ulega zwyrodnieniu, kurczy się i porasta tłuszczem. Alkohol zmniejsza przy tym wydzielanie ADH, działając moczopędnie

Nefron
Jest on strukturalną, funkcjonalną jednostką nerki. Splot naczyń włosowatych kłębuszka nerkowego tworzą tzw. sieć dziwną otoczoną torebką Bowmana. Tętniczka doprowadzająca ma większą średnicę niż tętniczka odprowadzająca. Na skutek różnicy ciśnień między kłębkiem a torebką woda i substancje drobnocząsteczkowe przesączają się (tzw. filtracja kłębuszkowa) do wnętrz torebki Bowmana. Zbierający się w niej ultraprzesącz (mocz pierwotny) ma skład chemiczny i ciśnienie osmotyczne takie samo jak płyny ciała, ale nie zawieraj komórek i białek. W kanaliku krętym I rzędu następuje zwrotne wchłanianie do płynów ciała substancji potrzebnych organizmowi - związków organicznych, jonów, wody. Procesy te określa się jako resorpcję zwrotną obowiązkową. Niektóre substancje, np. kwas moczowy, przenikają z tętniczek otaczających kanalik do jego światła. Proces ten nazwano sekrecją kanalikową.
W pętli Henlego odbywa się proces zagęszczania. Ściany zstępującej części pętli przepuszczają wodę i jony (zwłaszcza Na ). Nabłonek części wstępującej jest nieprzepuszczalny dla wody, czynnie resorbując jony i biernie mocznik.
Kanalik kręty II rzędu i kanalik zbiorczy przeprowadzają resorpcję zwrotną nadobowiązkową, ponieważ tu odbywają się procesy wchłaniania zwrotnego uzależnione od aktualnych potrzeb organizmu w stosunku do jonów i wody. Przy niedoborze są one silnie resorbowane do płynów ciał. W wyniku tych wszystkich procesów powstaje tzw. mocz wtórny, który kanalikami zbiorczymi spływa do miedniczek nerkowych.

Powstawanie moczu

Powstawanie moczu jest procesem trójetapowym. Najpierw zachodzi filtracja. Ma ona miejsce w torebce Bowmana. Krew, która przepływa przez kłębuszek nerkowy znajduje się pod wysokim ciśnieniem, co pozwala na wtłoczenie ponad 10% osocza krwi do torebki Bowmana. Do torebki Bowmana przechodzą takie substancje jak glukoza, aminokwasy, jony sodu, potasu, chloru i jony wodorowęglanowe oraz mocznik. Substancje te tworzą tak zwany mocz pierwotny. W kanalikach krętych pierwszego rzędu resorpcji ulega około 65% filtratu. Do krwi wracają między innymi takie substancje jak glukoza, aminokwasy, witaminy oraz wiele jonów. Dalsza resorpcja ma miejsce w pętli Henlego i kanalikach krętych drugiego rzędu. W efekcie około 99% moczu pierwotnego wraca do krwiobiegu. Jeśli stężenie jakiejś substancji we krwi jest duże, to nie musi ona ulegać resorpcji w kanalikach nerkowych i zostaje wydalona. Ponadto wiele substancji jest w sposób aktywny wydzielanych do przesączu z krwi. Dotyczy to między innymi jonów potasowych, wodorowych i amonowych oraz niektórych leków. Sekrecja ma miejsce głównie na terenie kanalików krętych drugiego rzędu. W ten sposób powstaje tak zwany mocz wtórny, który może zostać wydalony.

Skład moczu
Skład moczu i jego ilość zależy od stanu fizjologicznego organizmu, środowiska życia i składu pobieranego pokarmu oraz wypijanych płynów. Około połowę rozpuszczonych w moczu substancji stanowi mocznik - produkt przemiany aminokwasów. Oprócz niego w moczu znajduje się urochrom i urobilinogen - barwniki moczowe będące produktami rozkładu hemoglobiny, kwas moczowy pochodzący z przemian kwasów nukleinowych, kreatynina - z przemian azotowych, zwłaszcza w mięśniach oraz jony sodowe, potasowe, wapniowe, magnezowe, chlorkowe, siarczanowe (VI) i fosforanowe. Średnia dobowa produkcja moczu wynosi około 1,5 dm3.
Ilość, skład i właściwości moczu mają znaczenie diagnostyczne i informują o stanie fizjologicznym organizmu. Obecność białek i hemoglobiny wskazuje na schorzenia zapalne nerek i uszkodzenie kłębków oraz cewek nerkowych, obecność cukru i ciał ketonowych - sugeruje cukrzycę, a zbyt duża produkcja moczu wskazuje na niewydolność przysadki mózgowe i wydzielanie ADH.

Higiena układu wydalniczego
Nerki są organem bardzo dobrze ukrwionym. Jest to związane z wykonywaną przez nie ciągłą pracą osmotyczną i wydalniczą, co wymaga stałego zaopatrywania w tlen. W ciągu doby przez nerki przepływ ok. 1500 dm3 krwi.
Praca nerek nie może być przerwana nawet na krótki czas, ponieważ następuje wtedy zatrucie organizmu końcowymi produktami azotowej przemiany materii. Zatrzymywanie mocznika we krwi prowadzi do ciężkiego schorzenia - mocznicy, przebiegającej z objawami śpiączki, kończącej się śmiercią.
W trosce o właściwe funkcjonowanie układu należy;
- unikać przeziębień okolicy lędźwiowej ciała;
- utrzymywać w czystości zewnętrzne narządy wydalnicze, by nie dopuścić do infekcji mikroorganizmami wywołującymi zapalenia pęcherza, a gdy wnikną dalej - miedniczek i całych nerek.
Zakażenia, zwłaszcza bakteryjne, często przechodzą w stan przewlekły i powodują zniszczenie miąższu nerkowego. Przyczyną tych schorzeń mogą być ogniska zapalne w różnych częściach ciała (migdałki, zęby, zatoki) lub niektóre choroby, np. grypa, szkarlatyna, angina.
Na nerki szkodliwie wpływ alkohol, który - przesączając się przez kanaliki - niszczy je; nerka ulega zwyrodnieniu, kurczy się i porasta tłuszczem, a kanaliki zanikają. Alkohol zmniejsza też wydzielanie ADH, działając moczopędnie. Skłonność do wytrącania się z moczu rozpuszczonych w nim substancji nieorganicznych lub organicznych jest przyczyną kamicy nerkowej (moczanowej). Wytrącające się substancje w postaci kryształków ulegają zlepieniu, tworząc kamienie. Są one wydalane z moczem lub zalegają w dogach moczowych, głównie w miedniczce nerkowej i powiększają się stopniowo w skutek odkładania się na ich powierzchni nowych złogów mineralnych. Prowadzi to nieuchronnie do postępującego uszkadzania miąższu nerki na skutek zastoju moczu i zakażenia.