Выделительная система человека – всё, что надо знать [Гайд]

И снова, здравствуйте! Это опять мы :). Решили в эту пятницу разобрать очередную циклическую тему - выделительная система человека. По прочтении вы узнаете, что она собой представляет, из чего состоит, как работает, как откликается на нагрузку и какими упражнениями ее можно прокачать.

Итак, сит даун, плиз, мы начинаем.

Выделительная система человека: что, к чему и почему?

И для начала спешим сообщить, что наш системный цикл подходит к концу. Ну наконец-то. Осталось буквально две статьи, и мы полностью отстреляемся. В настоящий момент мы разобрали 9 тем: сердечно-сосудистая, мышечная, нервная, лимфатическая, иммунная, эндокринная, пищеварительная, репродуктивная и дыхательная системы. Сегодня "прищуримся" на выделительную систему человека. Итак, поехали!

Примечание:
Для лучшего усвоения материала все дальнейшее повествование будет разбито на подглавы

Анатомия выделительной системы

Мочевую систему иногда называют еще и почечной. Она производит, хранит и удаляет мочу - жидкие отходы, выделяемые почками. Почки вырабатывают мочу, фильтруя отходы и лишнюю воду из крови. Моча поступает из почек через две тонкие трубки, называемые мочеточниками, и наполняет мочевой пузырь. Устранение скопившейся жидкости происходит через мочеиспускательный канал.

Мочевая система работает сообща с легкими, кожей и кишечником, чтобы поддерживать баланс химических веществ и воды в организме. Другие факторы в функции мочевыделительной системы включают потерю жидкости из-за пота и дыхания. Кроме того, определенные виды лекарств (диуретики) также могут влиять на количество мочи, которое человек производит.

Основными органами мочевыделительной системы (МС) являются почки - бобовидные органы, расположенные чуть ниже грудной клетки в середине спины. Почки удаляют отходы, образующиеся при расщеплении белков (мочевина), из крови через небольшие фильтрующие элементы, называемые нефронами. Каждый нефрон состоит из шара, образованного из маленьких кровеносных капилляров, называемых клубочками, и небольшой трубки, называемой почечным канальцем. Мочевина вместе с водой и другими отходами образует мочу, когда она проходит через нефроны и вниз по почечным канальцам почки. Из почек моча проходит по двум тонким трубкам, называемым мочеточниками, в мочевой пузырь. Мышцы в стенках мочеточника постоянно сжимаются и расслабляются, чтобы заставить мочу отойти от почек. Небольшое количество мочи выводится в мочевой пузырь из мочеточников примерно каждые 10–15 секунд.

Мочевой пузырь представляет собой полый шарообразный орган, который находится в малом тазу. Он удерживается на месте связками, прикрепленными к другим органам и костям таза. Мочевой пузырь хранит мочу до тех пор, пока мозг не подаст сигнал, что его необходимо опорожнить.

Помимо очищения крови и избавления организма от отходов МС выполняет следующие важные функции:

• регулирование рН крови (мера активности ионов водорода в растворе крови);
• регулирования концентрации растворенных веществ в крови;
• регулирование давления;
• синтез витамина D. Почки выполняют заключительную стадию синтеза витамина D, превращая кальцидиол в кальцитриол, активную форму витамина D.

Давайте подробней, но без деталей, познакомимся с анатомией мочевыделительной системы. И начнем с…

№1. Уретра

Транспортирует мочу из мочевого пузыря наружу. Мочеиспускательный канал является единственным урологическим органом, который демонстрирует значительную анатомическую разницу между мужчинами и женщинами. Все другие структуры транспортировки мочи идентичны.

У женщин внешнее уретральное отверстие встроено в переднюю стенку влагалища ниже клитора и медиально в области малых половых губ. Добровольный контроль наружного сфинктера уретры является функцией полового нерва. Он возникает в крестцовой области спинного мозга, проходя через нервы S2 – S4 крестцового сплетения. Мужская уретра проходит через предстательную железу, а затем ниже лобкового симфиза:

№2. Мочевой пузырь

Мочевой пузырь собирает мочу из обоих мочеточников и лежит сзади к лобковой кости и спереди к прямой кишке. На поздних сроках беременности его емкость уменьшается из-за расширяющейся матки, что приводит к увеличению частоты мочеиспускания. У мужчин анатомия похожа, за исключением матки, и с добавлением предстательной железы ниже мочевого пузыря.

Мочевой пузырь представляет собой чрезвычайно растяжимый орган, может вмещать в себя до 1,5 литров мочи. Состоит из нерегулярных перекрещивающихся полос гладких мышц, которые вместе называются мышцами детрузора. Внутренняя поверхность состоит из переходного клеточного эпителия, который структурно подходит для больших колебаний объема мочевого пузыря. Мышца детрузора сокращается со значительной силой у молодых. С возрастом сила мочевого пузыря уменьшается, но произвольные сокращения брюшных скелетных мышц могут повысить внутрибрюшное давление, способствуя более сильному опорожнению мочевого пузыря:

№3. Мочеточники

Почки и мочеточники полностью забрюшинные. По мере того, как образуется моча, она стекает в чашечки почки, которые сливаются, образуя воронкообразный почечный таз в воротах каждой почки. Когда моча проходит через мочеточник, она не пассивно стекает в мочевой пузырь, а скорее продвигается волнами перистальтики. Когда мочеточники входят в таз, они смещаются в стороны, “обнимая” стенки таза. Когда они приближаются к мочевому пузырю, то поворачиваются к середине и проникают сквозь его стенку. Это важно, потому что так создается односторонний клапан (физиологический сфинктер), который пропускает мочу в мочевой пузырь, но предотвращает ее отток обратно в мочеточник. Мышцы в стенках мочеточника сжимаются и расслабляются, заставляя мочу двигаться.

№4. Почки

Почки - пара бобовидных органов, которые располагаются по обе стороны от позвоночника в забрюшинном пространстве и хорошо защищены мышцами, жиром и ребрами. Почки хорошо васкуляризованы, в состоянии покоя получают около 25% сердечного выброса крови от сердца. Над каждой почкой находится надпочечник. Кора надпочечников напрямую влияет на функцию почек через выработку гормона альдостерона для стимуляции реабсорбции (обратное всасывание) натрия. Каждый день почки фильтруют от 120 до 150 литров крови, чтобы произвести 1-2 литра мочи. Также почки принимают активное участие в утилизации белка. Поэтому человеку, желающему набрать большую мышечную массу, необходимо следить за их здоровьем и производительностью, не перегружать организм белковой пищей.

№5. Нефроны и сосуды

Нефроны являются «функциональными единицами» почек, они очищают кровь и уравновешивают составляющие кровообращения. В каждой почке взрослого человека насчитывается не менее 1 млн нефронов, каждый из которых способен вырабатывать мочу. Одновременно функционирует около 1/3 всех нефронов, что достаточно для полноценного выполнения экскреторной и иных функций почек. При старении происходит постепенное снижение числа нефронов (на 1% в год после 40 лет) из-за отсутствия у них способности к регенерации.

В сборном виде выделительная система человека выглядит так:

Собственно, по теории это все. Теперь выясним…

Как работает выделительная система

Наше тело получает питательные вещества из пищи и использует их для поддержания всех функций организма, включая энергию и самовосстановление. После того, как мы получаем все необходимые питательные нутриенты, в крови и в кишечнике остаются отходы. Мочевая система работает с легкими, кожей и кишечником, которые также выделяют отходы для поддержания в нашем теле баланса химических веществ и воды. Мочевая система удаляет из нашей крови отходы, называемые мочевиной. Мочевина образуется, когда продукты, содержащие белок, расщепляются в организме. Мочевина переносится кровотоком в почки. Почки удаляют мочевину из крови с помощью крошечных фильтров, называемых нефронами. Мочевина вместе с водой и другими отходами образует мочу, когда она проходит через нефроны и вниз по почечным канальцам почки.

Из почек моча проходит по двум тонким трубкам, называемым мочеточниками, в мочевой пузырь. Мышцы в стенках мочеточника постоянно напрягаются и расслабляются, заставляя мочу продвигаться вниз от почек к мочевому пузырю и далее к мочеиспускательному каналу. Мочевой пузырь хранит мочу до тех пор, пока вы его не опорожните. Он раздувается, когда полон, и сдувается, когда пуст. Круговые мышцы, называемые сфинктерами, помогают предотвратить утечку мочи. Мышцы сфинктера плотно прилегают друг к другу вокруг отверстия мочевого пузыря в мочеиспускательном канале.

Нервы в мочевом пузыре сообщают вам, когда пора опорожнить мочевой пузырь. Позывы к мочеиспусканию становятся тем сильнее, чем сильнее заполнен мочевой пузырь. Когда вы мочитесь, мозг дает сигнал мышцам мочевого пузыря напрячься, выталкивая мочу из мочевого пузыря. В то же время мозг дает сигнал сфинктерам расслабиться. Когда эти мышцы расслабляются, моча выходит из мочевого пузыря через мочеиспускательный канал. Когда все сигналы посылаются в правильном порядке, происходит нормальное естественное мочеиспускание.

Следующая подтема к рассмотрению это…

Физиология выделительной системы

Выделительная система поддерживает гомеостаз нескольких важных внутренних состояний, контролируя выведение веществ из организма.

№1. Восстановление электролитов (ионов Na +, K +, Ca ++)

Почка может контролировать выведение ионов калия, натрия, кальция, магния, фосфата и хлорида в мочу. В тех случаях, когда эти ионы достигают концентрации, превышающей нормальную, почки могут увеличить выведение ионов из организма, чтобы вернуть их к нормальному уровню. И наоборот, почки могут сохранять эти ионы, когда их уровни более низкие, чем обычно, позволяя им реабсорбироваться в кровь во время фильтрации.

№2. Регулирование pH крови

Ферменты теряют свою трехмерную конформацию и свою функцию, если pH слишком кислый или щелочной, а это может быть следствием разрыва водородных связей. Почки контролируют и регулируют уровни ионов водорода H+ и бикарбонат-ионов в крови для контроля pH крови. Ионы Н+ вырабатываются как естественный побочный продукт метаболизма пищевых белков и накапливаются в крови с течением времени. Почки выделяют избыток ионов H+ в мочу для выведения из организма. Почки также сохраняют бикарбонат-ионы, которые выступают в качестве важных буферов рН в крови. Правильная функция почек имеет важное значение для гомеостаза рН.

№3. Регулирование осмолярности

Клетки организма должны расти в изотонической среде, чтобы поддерживать баланс жидкости и электролитов. Почки поддерживают осмотический баланс организма, контролируя количество воды, которая отфильтровывается из крови и выделяется с мочой. Когда человек потребляет большое количество воды, почки уменьшают реабсорбцию воды, чтобы ее избыток выводился с мочой. Это приводит к выработке разбавленной мочи. В случае обезвоживания почки реабсорбируют как можно больше воды обратно в кровь, поэтому моча получается высококонцентрированная, полная выделенных ионов и отходов. Изменения в экскреции воды контролируются антидиуретическим гормоном (АДГ). АДГ вырабатывается в гипоталамусе и выделяется задней долей гипофиза, чтобы помочь организму удерживать воду. Когда почка не может восстановить достаточное количество воды из образующейся мочи, последствия для организма могут быть серьезными.

№4. Регулирование кровяного давления

Почки контролируют артериальное давление, чтобы поддерживать гомеостаз. Когда кровяное давление повышено, почки могут помочь его снизить, уменьшив объем крови в организме. Они способны уменьшить объем крови, уменьшая реабсорбцию воды в кровь и производя водянистую мочу. Когда артериальное давление становится слишком низким, почки могут вырабатывать фермент ренин для сужения кровеносных сосудов и выработки концентрированной мочи, что позволяет большему количеству воды оставаться в крови.

№5. Синтез витамина D

Для того, чтобы витамин D стал активным, он должен подвергнуться реакции гидроксилирования в почке, то есть к кальцидиолу должна быть добавлена группа -ОН для получения кальцитриола. Активированный витамин D важен для всасывания Са ++ в пищеварительном тракте.

№6. Эритропоэз

ЭПО - белок из 193 аминокислот, который стимулирует образование эритроцитов в костном мозге. Почка производит 85 % циркулирующего ЭПО. Если вы подниметесь на высоту, парциальное давление кислорода будет ниже, а значит, будет меньше давления, чтобы протолкнуть кислород через альвеолярную мембрану и в эритроциты. Одним из способов компенсации этого состояния является производство большего количества эритроцитов за счет увеличения выработки ЭПО. Если вы займетесь аэробикой, то вашим тканям потребуется больше кислорода, и почка ответит выработкой большего количества ЭПО.

Эритропоэтин является гормоном, который вырабатывается почками для стимуляции производства эритроцитов. Когда кровь становится гипоксической (в ней содержится недостаточный уровень кислорода), клетки, выстилающие капилляры, начинают продуцировать ЭПО и высвобождать его в кровоток. ЭПО проходит через кровь к красному костному мозгу, где стимулирует кроветворные клетки к увеличению скорости производства красных кровяных клеток. Эритроциты содержат гемоглобин, который значительно увеличивает способность крови переносить кислород и эффективно устраняет гипоксические условия.

№7. Производство гормонов

Почки вырабатывают и взаимодействуют с несколькими гормонами, которые участвуют в контроле систем вне мочевыделительной системы.

Кальцитриол является активной формой витамина D в организме человека и работает вместе с паратиреоидным гормоном (ПТГ) для повышения уровня ионов кальция в крови. Когда уровень ионов кальция в крови падает ниже порогового, паращитовидные железы выделяют ПТГ, что, в свою очередь, стимулирует почки к высвобождению кальцитриола. Кальцитриол помогает тонкому кишечнику усваивать кальций из пищи и депонировать его в кровь.

Ренин - это не сам гормон, а фермент, который почки вырабатывают для запуска ренин-ангиотензиновой системы (РАС). РАС увеличивает объем крови и кровяное давление в ответ на его снижение, потерю крови или обезвоживание.

С теорией закончили, переходим к практике. Выясним…