Нефрон

Нефрон
Схема (слева) длинного юкстамедуллярного нефрона и (справа) короткого кортикального нефрона . Левый нефрон отмечен шестью сегментами нефрона. Также обозначен сборный канал, неверно обозначенный как «сборный канал»; это последняя часть нефрона.
Подробности
Предшественник	Метанефрическая бластема ( промежуточная мезодерма )
Система	Мочеиспускательная система
Идентификаторы
латинский	Нефронеум
MeSH	D009399
FMA	17640
*Анатомическая терминология* [ редактировать в Викиданных ]

Нефрона является микроскопической структурной и функциональной единицей почки . Он состоит из почечного тельца и почечного канальца . Почечная тельца состоит из пучка капилляров, называемого клубочком, и окружающей капсулы Боумена . От капсулы отходят почечные канальцы. Капсула и канальец соединены между собой и состоят из эпителиальных клеток с просветом . У здорового взрослого человека в каждой почке находится от 1 до 1,5 миллионов нефронов. ^[1]^{: 22} Кровь фильтруется, поскольку она проходит через три слоя: эндотелиальные клетки стенки капилляра, егобазальная мембрана , а также между ножками отростков подоцитов выстилки капсулы. К канальцу примыкают перитубулярные капилляры, которые проходят между нисходящей и восходящей частями канальца. По мере того, как жидкость из капсулы стекает в канальцы, она обрабатывается эпителиальными клетками, выстилающими канальцы: вода реабсорбируется, и происходит обмен веществ (одни добавляются, другие удаляются); сначала с интерстициальной жидкостью вне канальцев, а затем в плазму в соседних перитубулярных капиллярах через эндотелиальные клетки, выстилающие этот капилляр. Этот процесс регулирует объем жидкости в организме, а также уровни многих веществ в организме. В конце канальца оставшаяся жидкость - моча.- выходы: он состоит из воды, метаболических отходов и токсинов .

Внутренняя часть капсулы Боумена, называемая пространством Боумена, собирает фильтрат из фильтрующих капилляров клубочкового пучка , который также содержит мезангиальные клетки, поддерживающие эти капилляры. Эти компоненты действуют как фильтрующая единица и составляют почечное тельце . Фильтрующая структура (барьер клубочковой фильтрации) состоит из трех слоев, состоящих из эндотелиальных клеток , базальной мембраны и подоцитов (отростков стопы). Канальец имеет пять анатомически и функционально разных частей: проксимальный канальец , который имеет извитую часть, проксимальный извитый канальец.с последующим прямым отрезком (проксимальный прямой канальец); петли Генле , который состоит из двух частей, нисходящую петлю Генле ( «нисходящей петли») и цикл по возрастанию Генле ( «восходящей петли»); дистальных извитых канальцев ( «дистальный петля»); соединения канальцев , а последняя часть нефрона в собирающих протоков . Нефроны имеют две длины с разной концентрационной способностью мочи: длинные юкстамедуллярные нефроны и короткие кортикальные нефроны.

Четыре механизма, используемые для создания и обработки фильтрата (результатом которых является преобразование крови в мочу), - это фильтрация , реабсорбция , секреция и экскреция . Фильтрация происходит в клубочках и в основном пассивна: она зависит от внутрикапиллярного кровяного давления. Примерно пятая часть плазмы фильтруется, когда кровь проходит через капилляры клубочков; четыре пятых продолжается в перитубулярные капилляры. Обычно единственными компонентами крови, которые не фильтруется в капсулу Боумена являются белки крови , эритроциты , лейкоциты и тромбоциты. Ежедневно в клубочки взрослого человека попадает более 150 литров жидкости: 99% воды в этом фильтрате реабсорбируется. Реабсорбция происходит в почечных канальцах и является либо пассивной из-за диффузии , либо активной из-за накачки против градиента концентрации. Секреция также происходит в канальцах и активна. К реабсорбируемым веществам относятся: вода , хлорид натрия , глюкоза , аминокислоты , лактат , магний , фосфат кальция , мочевая кислота и бикарбонат . Выделяемые вещества включают мочевину , креатинин ,калий , водород и мочевая кислота . Некоторые из гормонов, которые сигнализируют канальцам об изменении скорости реабсорбции или секреции и тем самым поддерживают гомеостаз, включают (наряду с пораженным веществом) антидиуретический гормон (вода), альдостерон (натрий, калий), паратироидный гормон (кальций, фосфат), предсердный натрийуретический пептид (натрий) и натрийуретический пептид мозга (натрий). Противоточная система в мозговом веществе почек обеспечивает механизм для создания гипертонического интерстиция, который позволяет извлекать свободную от растворенных веществ воду из нефрона и, при необходимости, возвращать ее в венозную сосудистую сеть.

Некоторые заболевания нефрона поражают преимущественно клубочки или канальцы. Гломерулярные заболевания включают диабетическую нефропатию , гломерулонефрит и нефропатию IgA ; Заболевания почечных канальцев включают острый некроз канальцев и поликистоз почек .

Структура [ править ]

Рис.1) Принципиальная схема нефрона (желтый), соответствующей циркуляции (красный / синий) и четыре метода изменения фильтрата.

Нефрон - это функциональная единица почки. ^[2] Это означает, что в каждом отдельном нефроне выполняется основная работа почек.

Нефрон состоит из двух частей:

почечное тельце , который является начальным компонентом фильтрации и
почечных канальцев , что процессы и уносит фильтрованной жидкости . ^[3]^{: 1024}

Почечное тельце [ править ]

Рис.2) Схема барьера клубочковой фильтрации (GFB). А. Эндотелиальные клетки клубочка; 1. Эндотелиальная пора (фенестра).
B. Базальная мембрана клубочков : 1. lamina rara interna 2. lamina densa 3. lamina rara externa
C. Подоциты: 1. ферментные и структурные белки 2. фильтрационная щель 3. диафрагма

Почечное тельце является местом фильтрации плазмы крови . Почечное тельце состоит из клубочка и клубочковой капсулы или капсулы Боумена . ^[3]^{: 1027}

Почечное тельце имеет два полюса: сосудистый полюс и трубчатый полюс. ^[4]^{: 397} Артериолы из почечного кровообращения входят и выходят из клубочка на сосудистом полюсе. Клубочковый фильтрат покидает капсулу Боумена в почечном канальце на мочевом полюсе.

Клубочки [ править ]

Клубочек является сеть известна как хохолка , фильтрации капилляров , расположенных в сосудистой полюс почечной корпускулярно в капсуле Боумена. Каждый клубочек получает кровоснабжение от афферентной артериолы из почечной циркуляции . Гломерулярное артериальное давление обеспечивает движущую силу для фильтрации воды и растворенных веществ из плазмы крови во внутреннюю часть капсулы Боумена, называемую пространством Боумена.

Только пятая часть плазмы фильтруется в клубочках. Остальное переходит в эфферентную артериолу . Диаметр эфферентной артериолы меньше диаметра афферентной, и эта разница увеличивает гидростатическое давление в клубочках.

Капсула Боумена [ править ]

В капсуле Боумена , которая также называется клубочковой капсулы, окружает клубочек. Он состоит из висцерального внутреннего слоя, образованного специализированными клетками, называемыми подоцитами , и париетального внешнего слоя, состоящего из простого плоского эпителия . Жидкости крови в клубочках проходят ультрафильтрацию через несколько слоев, в результате чего образуется так называемый фильтрат.

Затем фильтрат перемещается в почечные канальцы, где в дальнейшем перерабатывается с образованием мочи . Различные стадии этой жидкости вместе известны как трубчатая жидкость .

Почечные канальцы [ править ]

Почечные канальцы - это часть нефрона, содержащая канальцевую жидкость, фильтруемую через клубочки. ^[5] После прохождения по почечным канальцам фильтрат попадает в систему собирательных каналов .^[6]

Компоненты почечного канальца:

Проксимальный извитый каналец (лежит в коре головного мозга и выстлан простым кубовидным эпителием с щеточными краями, которые помогают значительно увеличить площадь абсорбции).
Петля Генле (шпилька, т.е. П-образная, лежит в мозговом веществе)
- Нисходящая ветвь петли Генле
- Восходящая ветвь петли Генле
  - Восходящая конечность петли Генле разделена на 2 сегмента: нижний конец восходящей конечности очень тонкий и выстлан простым плоским эпителием. Дистальная часть восходящей конечности толстая и выстлана простым кубовидным эпителием.
  - Тонкая восходящая ветвь петли Генле
  - Толстая восходящая ветвь петли Генле (входит в кору и становится - дистальным извитым канальцем.)
Дистальный извитый каналец
Соединительный каналец

Кровь из эфферентной артериолы, содержащая все, что не было отфильтровано в клубочках, перемещается в перитубулярные капилляры , крошечные кровеносные сосуды, окружающие петлю Генле, а также проксимальные и дистальные канальцы, по которым протекает канальцевая жидкость. Затем вещества реабсорбируются из последнего обратно в кровоток.

Затем перитубулярные капилляры рекомбинируются, образуя эфферентную венулу, которая объединяется с эфферентными венулами из других нефронов в почечную вену и присоединяется к основному кровотоку.

Разница в длине [ править ]

Корковые нефроны (большинство нефронов) начинаются высоко в коре и имеют короткую петлю Генле, которая не проникает глубоко в мозговой слой. Кортикальные нефроны можно подразделить на поверхностные корковые нефроны и средние корковые нефроны . ^[7]

Юкстамедуллярные нефроны начинаются низко в коре около мозгового вещества и имеют длинную петлю Генле, глубоко проникающую в мозговое вещество почек: только у них петля Генле окружена прямой кишкой . Эти длинные петли Генле и связанная с ними прямая ваза создают гиперосмолярный градиент, который позволяет генерировать концентрированную мочу . ^[8] Также изгиб шпильки проникает во внутреннюю зону продолговатого мозга. ^[9]

Юкстамедуллярные нефроны встречаются только у птиц и млекопитающих и имеют определенное расположение: медуллярный относится к мозговому веществу почек , а юкстамедуллярный нефрон относится к относительному положению почечного тельца этого нефрона - рядом с мозговым веществом , но все же в кора головного мозга. Другими словами, юкстамедуллярный нефрон - это нефрон, почечное тельце которого находится рядом с мозговым веществом, а проксимальный извитый канальец и связанная с ним петля Генле расположены глубже в мозговом веществе, чем нефрон другого типа, кортикальный нефрон .

Юкстамедуллярные нефроны составляют лишь около 15% нефронов в почках человека. ^[1]^{: 24} Однако именно этот тип нефронов чаще всего изображается на изображениях нефронов.

У людей корковые нефроны имеют свои почечные тельца во внешних двух третях коры, тогда как юкстамедуллярные нефроны имеют свои тельца во внутренней трети коры. ^[1]^{: 24}

Функции [ править ]

Рис.3) Секреция и реабсорбция различных веществ по нефрону.

Нефрон использует четыре механизма преобразования крови в мочу: фильтрация, реабсорбция, секреция и экскреция. ^[4]^{: 395–396} Это относится ко многим веществам. Структура и функция эпителиальных клеток, выстилающих просвет, изменяются в процессе прохождения нефрона и имеют сегменты, названные в соответствии с их расположением и отражающие их различные функции.

Рис.4) Схема движения ионов в нефроне с собирающими трубками справа.

Рис.5) Клетка проксимальных канальцев, показывающая насосы, участвующие в кислотно-щелочном балансе, слева - просвет канальца.

Проксимальный каналец [ править ]

Проксимальный каналец как часть нефрона можно разделить на начальную извитую часть и следующую прямую (нисходящую) часть. ^[10] Жидкость фильтрата, попадающая в проксимальные извитые канальцы, реабсорбируется перитубулярными капиллярами, включая более половины отфильтрованных солей и воды, а также все отфильтрованные органические растворенные вещества (в первую очередь глюкозу и аминокислоты ). ^[4]^{: 400–401}

Петля Генле [ править ]

Петли Генле является U-образная трубка , которая проходит от проксимального канальца. Он состоит из нисходящей и восходящей конечностей. Он начинается в коре головного мозга, получая фильтрат из проксимального извитого канальца, распространяется в продолговатый мозг в виде нисходящей конечности, а затем возвращается в кору в качестве восходящей конечности, чтобы опорожняться в дистальный извитый каналец. Основная роль петли Генле заключается в том, чтобы дать возможность организму производить концентрированную мочу не за счет увеличения концентрации в канальцах, а за счет гипертонуса межклеточной жидкости. ^[1]^{: 67}

Значительные различия помогают различать нисходящие и восходящие конечности петли Генле. Нисходящая конечности является проницаемой для воды и заметно менее проницаема для соли, и , таким образом , лишь косвенно способствует концентрации интерстиции. По мере того как фильтрат опускается глубже в гипертонический интерстиций мозгового вещества почек, вода свободно вытекает из нисходящей конечности посредством осмоса до тех пор, пока тоничность фильтрата и интерстиция не уравновесится. Гипертонус мозгового вещества (и, следовательно, концентрация мочи) частично определяется размером петель Генле. ^[1]^{: 76}

В отличие от нисходящей ветви, тонкая восходящая ветвь непроницаема для воды, что является важной особенностью механизма противотока, используемого петлей. Восходящая конечность активно выкачивает натрий из фильтрата, создавая гипертонический интерстиций, который стимулирует противоточный обмен. Проходя через восходящую конечность, фильтрат становится гипотоническим, поскольку он потерял большую часть своего содержания натрия. Этот гипотонический фильтрат передается в дистальные извитые канальцы коркового вещества почек. ^[1]^{: 72}

Дистальный извитый каналец [ править ]

Дистальных извитых канальцев имеет различную структуру и функцию, что и проксимальных извитых канальцев. Клетки, выстилающие канальцы, имеют множество митохондрий, которые производят достаточно энергии ( АТФ ) для осуществления активного транспорта . Большая часть ионного транспорта, происходящего в дистальных извитых канальцах, регулируется эндокринной системой . В присутствии паратиреоидного гормона дистальные извитые канальцы реабсорбируют больше кальция и выделяют больше фосфата. Когда присутствует альдостерон , больше натрия реабсорбируется и больше секретируется. Предсердный натрийуретический пептид заставляет дистальные извитые канальцы секретировать больше натрия.

Соединительный каналец [ править ]

Это последний сегмент канальца перед входом в систему собирательных каналов.

Система сборных воздуховодов [ править ]

Рис.6) Поперечное сечение гистологического препарата, показывающее (б) небольшие соединительные канальцы с простым столбчатым эпителием и (а) большие соединительные канальцы с простым кубовидным эпителием.

Каждый дистальный извитый каналец доставляет свой фильтрат в систему собирающих каналов , первый сегмент которых является соединительным канальцем . Система собирающих протоков начинается в коре почек и простирается глубоко в мозговой слой. По мере того, как моча движется по системе собирательных каналов, она проходит через интерстиций мозгового вещества, в котором высокая концентрация натрия является результатом петли противоточной системы умножения Генле . ^[1]^{: 67}

Поскольку во время развития мочевыводящих и репродуктивных органов он имеет другое происхождение, чем остальная часть нефрона, собирающий проток иногда не считается частью нефрона. Собирающий проток берет свое начало не от метанефрогенной бластемы, а от зачатка мочеточника . ^[11]^{: 50–51}

Хотя собирательный проток обычно непроницаем для воды, он становится проницаемым в присутствии антидиуретического гормона (АДГ). ADH влияет на функцию аквапоринов , что приводит к реабсорбции молекул воды, когда она проходит через собирающий канал. Аквапорины - это мембранные белки, которые избирательно проводят молекулы воды, предотвращая прохождение ионов и других растворенных веществ. До трех четвертей воды из мочи может реабсорбироваться, поскольку она покидает сборный канал в результате осмоса. Таким образом, уровни АДГ определяют, будет ли моча концентрированной или разбавленной. Повышение АДГ является признаком обезвоживания , тогда как недостаток воды приводит к снижению АДГ, что позволяет использовать разбавленную мочу. ^[4]^{: 406}

Рис.7) Схема поперечного сечения юкстагломерулярного аппарата и прилегающих структур: 1) верхний, желтый - дистальный извитый канальец; 2) верхние, коричневые - кубовидные клетки macula densa, окружающие артериолы; 3) маленькие синие клетки - юкстагломерулярные клетки; 4) крупные синие клетки - мезангиальные клетки; 5) желтовато-коричневый - подоциты, выстилающие капсулу Боумена, прилегающую к капиллярам, и париетальный слой капсулы, 6) центр - пять клубочковых капилляров и 6) нижний, пурпурный - выходящий каналец. Структуры (2), (3) и (4) составляют юкстагломерулярный аппарат.

Нижние части собирающего органа также проницаемы для мочевины , позволяя некоторой ее части проникать в мозговой слой, таким образом поддерживая ее высокую концентрацию (что очень важно для нефрона). ^[1]^{: 73–74}

Моча покидает мозговые собирательные каналы через почечные сосочки , попадая в почечные чашечки , почечную лоханку и, наконец, через мочеточник в мочевой пузырь . ^[4]^:^406–407

Юкстагломерулярный аппарат [ править ]

Юкстагломерулярная аппарат (JGA) является специализированной областью , связанной с нефроном, но отдельно от него. Он производит и выделяет в кровоток фермент ренин (ангиотензиногеназа), который расщепляет ангиотензиноген и приводит к образованию десяти аминокислотного вещества ангиотензин-1 (A-1). Затем A-1 превращается в ангиотензин-2, сильнодействующее сосудосуживающее средство, путем удаления двух аминокислот: это достигается ферментом, превращающим ангиотензин (ACE). Эта последовательность событий называется ренин-ангиотензиновой системой (РАС) или ренин-ангиотензин-альдостероновой системой (РААС). JGA располагается между толстой восходящей конечностью и афферентной артериолой. Он содержит три компонента: плотное пятно ,юкстагломерулярные клетки и экстрагломерулярные мезангиальные клетки . ^[4]^{: 404}

Клиническое значение [ править ]

Заболевания нефрона поражают преимущественно клубочки или канальцы. Гломерулярные заболевания включают диабетическую нефропатию , гломерулонефрит и нефропатию IgA ; Заболевания почечных канальцев включают острый тубулярный некроз , почечный канальцевый ацидоз и поликистоз почек .

Дополнительные изображения [ править ]

Распространение кровеносных сосудов в коре почки. (Хотя на рисунке эфферентный сосуд обозначен как вена , на самом деле это артериола .)
Клубочки красные; Капсула Боумена белая.
Ткань почек
Клубочки
На этом изображении показаны типы клеток, присутствующие в клубочковой части нефрона почек. Присутствуют подоциты, эндотелиальные клетки и мезангиальные клетки клубочков.

См. Также [ править ]

Нефрология
Урология

Ссылки [ править ]

^ a b c d e f g h Лот, Кристофер Дж. (2012). Принципы физиологии почек, 5-е издание . Springer.
^ Покок, Джиллиан; Ричардс, Кристофер Д. (2006). Физиология человека: основы медицины (3-е изд.). Оксфорд: Издательство Оксфордского университета. п. 349. ISBN 978-0-19-856878-0.
^ а б Дж., Тортора, Джерард (2010). Основы анатомии и физиологии . Дерриксон, Брайан. (12-е изд.). Хобокен, Нью-Джерси: Джон Уайли и сыновья. ISBN 9780470233474. OCLC 192027371 .
^ Б с д е е Mescher, Энтони Л. (2016). Основная гистология Жункейры, 14-е издание . Ланге.
^ Экология и эволюционная биология - Университет Колорадо в Боулдере. «Почечный каналец I: Производство мочи». URL: http://www.colorado.edu/eeb/web_resources/cartoons/nephrex1.html . Дата обращения: 6 марта 2007 г. Архивировано 2 октября 2007 г. в Wayback Machine.
^ Крюк, Джерри Б. и Голдштейн, Робин С. (1993). Токсикология почек . Raven Press. п. 8. ISBN 0-88167-885-6.CS1 maint: использует параметр авторов ( ссылка )
^ Носек, Томас М. «Раздел 7 / 7ch03 / 7ch03p16» . Основы физиологии человека . Архивировано из оригинала на 2016-03-24.
^ Джеймсон, Дж. Ларри и Лоскальцо, Джозеф (2010). Нефрология и кислотно-щелочные расстройства Харрисона . McGraw-Hill Professional. п. 3. ISBN 978-0-07-166339-7.CS1 maint: uses authors parameter (link)
^ «Регулирование концентрации мочи» . Анатомия и физиология . CliffsNotes. Архивировано из оригинального 25 октября 2012 года . Проверено 27 ноября 2012 года .
^ Уолтер Ф. Борон (2005). Медицинская физиология: клеточный и молекулярный подход . Elsevier / Saunders. п. 743. ISBN 1-4160-2328-3.
^ Митчелл, Барри; Шарма, Рам (2009). Эмбриология, 2-е издание . Черчилль Ливингстон Эльзевьер.

[lote-1] Лот, Кристофер Дж. (2012). Принципы физиологии почек, 5-е издание . Springer.

[Pocock-2] Покок, Джиллиан; Ричардс, Кристофер Д. (2006). Физиология человека: основы медицины (3-е изд.). Оксфорд: Издательство Оксфордского университета. п. 349. ISBN 978-0-19-856878-0.

[tortora-3] а б Дж., Тортора, Джерард (2010). Основы анатомии и физиологии . Дерриксон, Брайан. (12-е изд.). Хобокен, Нью-Джерси: Джон Уайли и сыновья. ISBN 9780470233474. OCLC 192027371 .

[junqueiras-4] Б с д е е Mescher, Энтони Л. (2016). Основная гистология Жункейры, 14-е издание . Ланге.

[5] Экология и эволюционная биология - Университет Колорадо в Боулдере. «Почечный каналец I: Производство мочи». URL: http://www.colorado.edu/eeb/web_resources/cartoons/nephrex1.html . Дата обращения: 6 марта 2007 г. Архивировано 2 октября 2007 г. в Wayback Machine.

[6] Крюк, Джерри Б. и Голдштейн, Робин С. (1993). Токсикология почек . Raven Press. п. 8. ISBN 0-88167-885-6.CS1 maint: использует параметр авторов ( ссылка )

[7] Носек, Томас М. «Раздел 7 / 7ch03 / 7ch03p16» . Основы физиологии человека . Архивировано из оригинала на 2016-03-24.

[8] Джеймсон, Дж. Ларри и Лоскальцо, Джозеф (2010). Нефрология и кислотно-щелочные расстройства Харрисона . McGraw-Hill Professional. п. 3. ISBN 978-0-07-166339-7.CS1 maint: uses authors parameter (link)

[9] «Регулирование концентрации мочи» . Анатомия и физиология . CliffsNotes. Архивировано из оригинального 25 октября 2012 года . Проверено 27 ноября 2012 года .

[boron743-10] Уолтер Ф. Борон (2005). Медицинская физиология: клеточный и молекулярный подход . Elsevier / Saunders. п. 743. ISBN 1-4160-2328-3.

[mitchell-11] Митчелл, Барри; Шарма, Рам (2009). Эмбриология, 2-е издание . Черчилль Ливингстон Эльзевьер.

[1]