Ustrój człowieka liczy tysiące miliardów komórek podobnie jako organizmy większości wyrzszych zwierząt może być poruwnywalny do wielkiego miasta z jego ludnością, która harmonijnie współżyje i współdziała w drodze skordynowanejorganizacji lub wspulnocie. Podobnie jak w każdym dużym mieście lub innym zorganizowanym układzie, niezbędny jest jeden lub kilka rodzajów kontroli i i łonczności które by zintegrowały czynności poszczegulnych elementów. Integracja oznacza zespolenie, osiągnięcie jedności działania przy zachowaniu pełnej różnorodności jednostek. Integracja jest czymś więcej niż zwykłym procesem sumowania. Integracja jest współoddziaływaniem licznych procesów, począwszy od poziomu molekularnego aż do poziomów wyższych. W wyniku integracji zwłaszcza zjawisk biologicznych, pojawiają się nowe często nieprzewidziane cechy, które trudno niekiedy wytłumaczyć na podstawie cząstkowych procesów. Przebieg tych procesów w dużej mierze zależy od układu nerwowego i hormonalnego{dokrewnego}.(rys.1) Układ hormonalny jako całość składa się z 10 wyspecjalizowanych gruczołów znajdujących się w różnych częściach ciała. Gruczoły te nie mają przewodów, wydzielają one pewne substancje zwane hormonami, bezpośrednio do krwi . Z tego powodu nazywa się je gruczołami bezprzewodowymi. (3)
Pojęcie hormonu jako czynnika regulującego procesy biologiczne wprowadził znakomity fizjolog Claud Bernard w 1855 roku a więc ponad 100 lat temu.{4)
Hormony są związkami organicznymi przenoszonymi przez krew do różnych części ciała , gdzie wywierają swoje specyficzne działanie. Zadanie hormonów polega na regulowaniu i koordynowaniu czynności narządów oraz na utrzymaniu stałości składu środowiska wewnętrznego.Pełnią one rolę podobną do układu nerwowego , z którym pozostają w ścisłym związku czynnościowym. Różnica polega na tym ,że regulacja nerwowa jest znacznie szybsza i jest raczej krótkotrwała, natomiast regulacja hormonalna jest wolniejsza i działa dłużej. {3)
Wydzielanie hormonów jest regulowane na zasadzie ujemnego sprzężenia zwrotnego. Większość gruczołów dokrewnych w sposób ciągły wydziela niewielkie ilości hormonów. W krwi i limfie stale krąży około 50 różnych hormonów, tyle że w znikomych ilościach. Wydzielanie hormonów regulowane jest na zasadzie ujemnego sprzężenia zwrotnego. Informacja o poziomie hormonu lub sile wywieranego przezeńefektu jest kierowana zwrotnie do właściwego gruczołu, który reaguje zwiększonym wydzielaniem na obniżony poziom hormonu{lub na osłabienie wywieranego przezeń efektu},a zmniejszeniem wydzielania przy wysokim stężeniu hormonu.Uszkodzenie lub schorzenia gruczołów dokrewnych prowadzić mogą do zaburzeń w produkcji hormonów. Niedoczynność gruczołów oznacza wydzielanie niedostatecznej ilości hormonu i pozbawienie tkanek docelowych wystarczającej stymulacji. Nadczynność polega z kolei na wydzielaniu nadmiernych ilości hormonu i zbyt silnej stymulacji komórek docelowtch.{1)
Hormony pod względem chemicznym można podzielić na:
1} pochodne fenolu- tyroksyna, adrenalina
2} hormony białkowe-przysadki, insulina
3}hormony steroidowe- hormony kory nadnerczy i hormony płciowe
Obecnie budowa chemiczna i właściwości fizjologiczne i farmakologiczne wielu hormonów są dokładnie poznane .Wyjasnienie budowy chemicznej poszczególnych hormonów pozwoliło nie tylko na ich syntezę, ale i na otrzymanie substancji podobnych o pożądanych właściwościach farmakologicznych. Badaniem właściwości i działania hormonów zajmuje się specjalna gałąź nauki zwana endokrynologią .Postępy w tej dziedzinie należą do największych zdobyczy medycyny i biologii bieżącego stulecia.{3)
Przysadka mózgowa jest niepażystym narządem , ważącym około 0,5 grama, kształtu owalnego, średnicy około 1 centymetra, położonym u podstawy mózgu w zagłębieniu siodełka tureckiego . Posiada dwa płaty; przedni i tylni.Płat przedni bardzo obficie unaczyniony produkuje co najmniej sześć hormonów , które pełnią ważną rolę w regulacji procesów metabolicznych ustroju.{6) Przysadka jest gruczołem wewnętrznego wydzielania o bardzo złożonej nie tylko budowie ale i czynnościach. Budowa przysadki wskazuje na:
1) na duże zróżnicowanie strukturalne między poszczególnymi częściami gruczołu, a zwłaszcza między płatem przednim i tylnym,
2) na ścisłe powiązanie płata tylnego z jądrami podwzgórza,
3) na znaczne zróżnicowanie komoórek płata przedniego oraz,
4) na powiązanie części gruczołowej z nerwową i z podwzgórzem przez żylny układ wrotny.
Przysadkę zaopatrują dwie pary tętnic przysadkowych górnych i jedna para tętnic przysadkowych dolnych. Tętnice przysadkowe dolne (aa. Hypophysis inferiores), prawa i lewa zaopatrują płat tylny i boczne części płata przedniego. Tętnice przysadkowe górne (aa. Hypophysis superiores), para przednia i parz tylna, doprowadzają krew do części guzowej płata przedniego i rozgałęziając się tutaj tworzą splot płaszczowy, okalający szypułkę przysadki.. (6)
Płat tylny albo przysadka nerwowa{neurohypophysis}zbudowana jest głównie z tkanki glejowej, której komórki noszą tu nazwę pituicytów, a ponadto z bezrdzennych włókien nerwowych przenikających do niej z podwzgórza w postaci pęczka i drogi nadwzrokowo-przysadkowej{fasciculus et tractus supraopticohypophysialis}. W przysadce wyróżniamy dwa systemy neurosekrecyjne:
1}system podwzgórzowo- przysadkowy,
2}system guzowo-lejkowy.
Oba te systemy wytwarzają hormony , z tym że w systemie guzowo-lejkowym wytwarzane są hormony pobudzające lub hamujące wydzielanie niektórych hormonów tropowych część gruczołowej przysadki. Są to
A Hormony pobudzające podwzgórze:
1}Foliberyna{LH-RF}działa pobudzająco na uwalnianie gonadotropiny A{FSH}, która dopiero stymuluje dojrzewanie pęcherzyków jajnikowych i spermatogenezę.
2}Tyroliberyna{TRH} uwalnia hormon tyrotropowy{TSH}, króry stymuluje wzrost i sekrecję tarczycy.
B. Hormony hamujące podwzgórze:
1}Prolaktostatyna{PIF}wpływa hamująco na wydzielanie LTH {hormonu laktotropowego}
C.Hormony tylnego płata przysadki:
Hormany te produkowane są w jądrach podwzgórza i następnie przekazywane do tylnego płata przysadki. Są to hormony efektorowe,tzn.działają one bezpośrednio pna narząd efektorowy. Są to:
1}Oksytocyna{OT}, która wpływa bezpośrednio na skurcz mięśni gładkich ciężarnej macicy.
2}Wazopresyna- adiuteryna{VP}, która wpływa na retencję wody w ustroju.(6)
Hormony wydzielane w obrębie tylnego płata przysadki – hormon antydiuretyczny i oksytocyna- są krótkimi, 9 aminokwasowymi peptydami, zawierającymi w swej strukturze pierścień będący następstwem wiązań między atomami siarki dwóch cystein. Hormon antydiuretyczny, wydzielany jest do krwi w tylnym płacie przysadki, są syntetyzowane przez duże neurony zlokalizowane w jądrze przykomorowym i nadwzrokowym podwzgórza. Hormon ten jest syntetyzowany łącznie ze specyficznymi białkami wiążącymi- neurofizykami. Najważniejszą rolą hormonu antydiuretycznego jest regulacja wydalania wody przez nerki. Hormon antydiuretyczny wpływa na przepuszczalność dla wody komórek nabłonkowych dalszych kanalików i przewodów zbiorczych w nerkach. Przy niedoborze, a zwłaszcza braku hormonu antydiuretycznego przepuszczalność ta jest niewielka i duża ilość wody wydalana jest z moczem , który charakteryzuje się niską osmolalnością. Hormon antydiuretyczny zwiększa przepuszczalność wspomnianych komórek przez zwiększenie liczby wąskich kanałów wodnych w błonie komórkowej. Ponieważ w miąszu otaczającym zbiorcze panuje (w prawidłowych warunkach) wysoka osmolaność, woda ze śwatłaprzewodów dyfundujedo miąższa nerki a osmolność moczu się zwiększa. U zdrowych ludzi osmolność moczu w okresie zmożonego wydzielania hormonu antydiuretycznego może sięgać 1200 mosmkg, a więc około czterokrotnie przekracza osmolność osocza. Zdolność do zagęszczania moczu jest ważnym przystosowaniem do życia poza środowiskiem wodnym/ a hormon antydiuretyczny jest istotnym elementę regulacji tego procesu. Hormon antydiuretyczny wpływa także na układ naczyniowy, powodując skurcz obwodowych tętniczek. Wywierane w ten sposób działanie hipertensyjne jest kompensowane przez sam hormon antydiuretyczny, która jednocześnie zwiększa wrażliwość baroreceptorów, co skoleji prowadzi do zwolnienia akcji serca i prowadzi zmniejsza aktywności układu współczulnego. Hormon anty diuretyczny działa na komórki docelowe przez 2 typy swoistych receptorów błonowych: V1 i V2. Receptory V2 zlokalizowane są głuwnie w nerkach; ich pobudzenie zwiększa ilość cAMP wewnątrz komórek.ReceptoryV1, odpowiedzialne za naczynioruchowe działanie hormonu antydiuretycznego , przekazują sygnały przez układ fosfatydyloinozytolu i jonów wapnia. Wydzielanie hormonu antydiuretycznego jest regulowane przez dwa główne czynniki- osmolalność i objętość płynu wewnątrzkomórkowego.Analogicznej regulacji podlega doznanie pragnienia , co wydaje się oczywiste, gdyż zarówno przyjmowanie płynów , jak i zmniejszenie wydalania wody z moczem mają to samo znaczenie dla równowagi wodnej organizmu. Zwiększenie osmalności płynu zewnątrzkomórkowego prowadzi do odwodnienia komórek, w tym także osmodetektorów znajdujących się w organum vasculosum blaszki końcowej {tj. w przedniej ścianie trzeciej komory}. W następstwie dochodzi do wystąpienia uczucia pragnienia i wzrostu wydzielania hormonu antydiuretycznego . Mechanizm ten jest bardzo czuły, już 1% wzrost osmolalności wywołuje opisaną reakcję.Drugim niezależnym bodźcem stymulującym wydzielanie hormonu antydiuretycznego i wywołującym pragnienie jest zmniejszenie objętości płynu zewnątrzkomórkowego. Niewielkie zmniejszenie tej objętości nie prowadzi do wzrostu wydzielania hormonu antydiuretycznego, jednak utrata 10% objętości krążącej krwi silnie stymuluje uwalnianie hormonu antydiuretycznego. Stężenie hormonu antydiuretycznego może wówczas przekroczyć 100 pg/mL. Tak wysokie stężenie nie jest koniecznym bodźcem do ograniczenia wydalania wody{gdyż maksymalne zagęszczenie moczu występuje już przy stęrzeniach hormonu antydiuretycznego rzędu 5-6 pg/mL.}, jest jednak istotne w utrzymaniu prawidłowego ciśnienia krwi {naczynioskurczowe działanie hormonu antydiuretycznego}.Informacja o hipowolemii może docieraż do podwzgór
za dwiema drogami. W pierwszej istotną rolę odgrywają baroreceptory:niskociśnieniowe-zlokalizowane w przedsionkach serca i krążeniu płucnym oraz wysokociśnieniowe- zlokalizowane w tętnicach. Druga droga prawdopodobnie równie istotna fizjologicznie, jest drogą pośrednią i obejmuje układ renina- angiotensyna. Hipowolemia prowadzi do aktywacji tego układu i wzrostu stężenia angiotensyny 2 , która jest silnym dipsogenem {czynnikiem wyzwalającym pragnienie),ponadto, angiotensyna2, szczególnie przy podwyższonej osmolalności osocza, pobudza wydzielanie hormonu antydiuretycznego.(3) Niedobór hormonu antydiuretycznego powoduje chorobę zwaną moczówkę prostą-diabetes inipidus. Brak hormonu antydiuretycznego nie pozwala na wchłanianie zwrotne wody. Konsekwencją tych zaburzeń jest utrata zdolności zagęszczania moczu .Występuje znaczne zwiększenie ilości moczu{wielomocz}, nawet do kilkunastu litrów na dobę. Mocz jest bezbarwny, przypomina zapachem i wyglądem czystą wodę, jego gęstość względna {ciężar gatunkowy} obniża się poniżej 1,003. Jednocześnie występuje wzmożone pragnienie{polydypsja} chory wydala tyle moczu ile wypija płynów. Uczucie pragnienia jest tak nieprzeparte, że w sytuacjach krytycznych chory jest gotów wypić nawet własny mocz. Jeżeli zmusiłoby się chorego do niepzryjmowania płynów, to przy utrzymującym się wielomoczu doszłoby do odwodnienia, hipowolemii, utraty przytomności i drgawek.{5)
Gruczoł nadnerczowy{rys.2}stanowi parzysty narząd, umiejscowiony w okolicy górnych biegunów nerek. U dorosłego człowieka osiągają łączną masę 8-10 gramów. Około 90% masy gruczołu stanowi kora nadnerczy, pozostałą część- rdzeń. Kora nadnerczy jest bogato unaczyniona. U dorosłego człowieka składa się ona z trzech, histalogicznie wyraźnie różniących się warstw:
-najcieńszej,leżącej bezpośrednio pod torebką, warstwy kłębkowej{zona glomerulosa}
-grubszej, środkowej warstwy pasmowatej{zona fasciculata},
-najgłębiej położonej warstwy siatkowatej{zona reticularis}
Kora nadnerczy jest miejscem syntezy wielu hormonów steroidowych, które można podzielić- uwzględniając rodzaje ich dominującej aktywności- na 3 grupy:
1} glikokortykosteroidy-kortyzol
2}mineralokortykosteroidy- aldosteron
3}androgeny- androstendion
Wszystkie hormony kory nadnerczy są sterydami syntetyzowanymi z cholesterolu, który może pochodzić z trzech źródeł :wewnątrzkomórkowych zapasów, z syntezy de novo oraz z puli choresterolu krążącdego we krwi.(5)
Hormony kory nadnerczy należą do tak zwanych związków steroidowych, których rdzeniem jest 4- pierścieniowy, związek cyklopentanofenantrenu. Związków takich wydzielono około 30, nie wszystkie jednak są wydzielane do krwi. Do najważniejszych, spełniających w 60-100% zadania kory, należą: kortykosteron, kortyzon i aldosteron. (6)
Głównym hormonem z grupy mineralokortysteroidów jest aldosteron. Hormon ten dzięki regulowaniu równowagi jonowej pomaga w utrzymywaniu równowagi płynów ustrojowych. W odpowiedzi na działanie aldosteronu, więcej sodu ulega wchłanianiu w kanalikach nerkowych i większa ilość potasu wydalane są z moczem. Jony sodu są najliczniejszymi jonami przestrzeni międzykomórkowych, stanowią bowiem niemal 90% wszystkich kationów pozakomórkowych.Jedną z funkcji aldosteronu jest regulowanie resorpcji sodu.Działanie aldosteronu polega na stymulowaniu kanalików krętych drugiego rzędu i kanalików zwrotnych do zwiększonego wchłaniania sodu. Wydzielanie aldosteronu może być pobudzone na skutek spadku ciśnienia krwi. Gdy ciśnienie krwi spada, komórki w aparacie przykłębuszkowym wydzielają enzym reninę i aktywują szlak renino- angiotensyny. Kompleks ten jest niewielką liczbą komórek zlokalizowanych w miejscu, gdzie kanaliki kręte drugiego rzędu kontaktują się z tętniczkami doprowadzającymi. Renina katalizuje przemianę pewnego białka osocza do angiotensyny, która z kolei stymuluje wydzielanie aldosteronu.{5)
Niedopełnienie swej funkcji przez aldosteron wywołuje zwiększone wydalanie z moczem jodów sodowych , chlorkowych i wody, czemu towarzyszy spadek stężenia jonów sodu, chlorkowych i wodorowęglanowych w krwi oraz wzrost stężenia jonów potasowych kosztem ich zawartości w komórkach i płynach tkankowych. W skutek utraty wodorowęglanów obniża się pH krwi {kwasica}. Są to objawy choroby Addisona, która nie leczona zazwyczaj kończy się śmiercią. Jest to choroba powstała na skutek powolnego niszczenia kory nadnerczy przez różne czynniki chorobowe. Przed laty do głównych przyczyn choroby Adisona należała gruźlica, a obecnie procesy immunologiczne, które doprowadzają do niszczenia tkanki gruczołowej nadnerczy i ustania jej czynności hormonalnej, polegającej na zachamowaniu wydzielania mineralokortykoidów, glukokortykoidów i androgenów. Nie hamowana przysadka wydziela zwiększoną ilość ACTH i hormon melanoforowy, który pobudza produkcję melaniny, brunatnego barwnika skóry. Toteż najbardziej rzucającym się objawem jest brunatne ” cisawate” zabarwienie skóry, szczególnie w miejscach narażonych na ucisk, w bliznach, pod pachami, w okolicy narządu rodnego oraz w liniach dłoniowych. Ciemne plamy pojawiają się również na błonach śluzowych jamy ustnej. Objawy te zostały już w 1855 roku opisane przez Addisona, który zauważył także znaczne osłabienie siły mięśniowej u tych chorych. Innymi zaburzeniami wynikającymi z zaburzenia funkcji aldosteronu jest tzw, zespół Conna. Wywołuje go gruczolak kory nadnerczyo produkujący wyłącznie aldosteron. Zespół ten objawia się nadmiernym wydalaniem potasu z moczem, zmniejszeniem stężenia potasu w surowicy krwi, wzmożonym zatrzymywaniem sodu. Zaburzenia te powodują: nadciśnienie tętnicze, wzmożone pragnienie, zatrzymywanie wody w organizmie, obrzęki i osłabienie siły mięśni{5)
Wydzielanie aldosteronu w organizmie można ocenić jedną z dwóch metod. Najdokładniejszy jest pomiar wydzielania aldosteronu z moczem w ciągu 24 godzin. Prawidłowo w ciągu doby wydalane jest 13 do 55 mmol aldosteronu. (3)..
Literatura:
1. Salomon, Berg, Martin, Willee, „Biologia”, Multico Oficyna wydawnicza , Warszawa 2000 rok
Str. 998-1009
3.Władysław Z. Traczyka, „Diagnostyka czynnościowa człowieka. Fizjologia stosowana.” , Wydawnictwo Lekarskie PZWL, Warszawa 1999 rok
str. 291-293, 476-477,
4.Stanisław Hady, „Zarys fizjologii człowieka”, Wydawnictwo Wyższej Szkoły Pedagogicznej, Rzeszów 1996 rok
str.111, 122-123, 134- 135
5. Alwin Nason i Robert L. Dehaan, „Świat biologii”, Państwowe Wydawnictwo Rolnicze i Leśne, Warszawa 1981 rok
str. 90-95, 101-102
6.Adam Bochenek, Michał Reicher, „Anatomia człowieka”, Wydawnictwo Lekarskie PZWL, Warszawa 1998 rok
str.760-763, 781-783.
Ewa Grzywaczyk
Inżynieria środowiska
Rok pierwszy
Grupa pierwsza
Opisać proces powstawania moczu kładąc nacisk na zrozumienie istoty wymiany przeciwprądowej.
Układ moczowy ma do spełnienia dwojakie zadanie:
1)wydalanie z ustroju niepotrzebnych produktów przemiany materii i substancji szkodliwych,
2)utrzymanie stałości składu płynów ustrojowych.
Do układu moczowego należą dwie nerki ( prawa i lewa), wytwarzjące mocz, wychodzące z nich moczowody, odprowadzające mocz z nerki do pęcherza moczowego, pęcherz moczowy oraz cewka moczowa.(7)
Nerka ma charakterystyczny kształt przypominający ziarno fasoli. W miąższu nerki gołym okiem można wyróżnić dwia zasadnicze substancje: warstwę położonż obwodowo, zwaną korą nerki oraz wewnętrznie leżący rdzeń nerki. Kora ma zabarwienie jaśniejsze,żółtawoczerwone, podczas gdy rdzeń jest koloru niebieskawo- czerwonego. Rdzeń nerkowy(medulla renis) występuje w postaci tzw. Piramid nerkowych(pyramides renales), których liczba waha się w granicach 10-20.W każdej piramidzie wyróżniamy podstawę (basis pyramidis) skierowaną w stronę kory oraz zaokrąglony wierzchołek, który nosi nazwę brodawki nerkowej(papilla renalis). Brodawki nerkowe objęte są kielichami nerkowymi mniejszymi. Wewnątrz piramid biegną prostolinijne kanaliki zwane cewkami nerkowymi (tubuli renales), które stanowią wewnątrz nerkowe drogi wyprowadzające mocz do kielichów nerkowych. Ujścia cewek prostych przebiegających wzdłuż długiej osi piramid kończą się otworami brodawkowymi (foramina papillaria) na szczycie brodawek nerkowych. Pole pokryte otworami brodawkowymi nosi nazwę pola sitowego (area cribrosa}. Każda brodawka jest objęta kielichem nerkowym, do którego spływa mocz. Zwykle z jedną brodawką łączą się 2-3 piramidy. Od podstaw piramid nerkowych odchodzą w głąb kory delikatne, jaśniejsze prążki(striae medullares), będąc przedłużeniem rdzenia. Tworzą one część promienistą(pars radiata) kory, a zawierają, podobnie jak piramidy, prostolinijne odcinki cewek nerkowych. Kora nerki stanowi nie tylko warstwę obwodową, lecz wnika także między piramidy nerkowe w postaci słupków nerkowych(columnae renales). W korze nerki widoczne są bardzo liczne maleńkie punkciki zwane ciałkami nerkowymi. Stanowią one początkowy element części wydzielniczej nerki i tworzą część skłębioną nerki. Piramida wraz z przylegającą do niej obwodowo korą stanowi płat nerkowy(lobus renalis). {2)
Nerka jest także gruczołem wewnątrzwydzielniczym. Narząd ten produkuje bezpośrednio do krwi tzw. Hormony nerkowe:
A) enzym reninę, która wzmaga wytwarzanie w krwi angiotensyny. Ta ostatnia pobudza odkurczanie mięśni gładkich naczyń obwodowych
B) erytropoetynę- nerka produkuje nerkowy czynnik erytropoetyczny (REF) przekształcający pewne białka osocza w wymienną erytropoetynę.
Moczowód to długi parzysty przewód łaczący miedniczkę nerkową z dnem pęcherza moczowego.Długość moczowodów wynosi 28-34 cm. Biegną one zaotrzewnowo ku dołowi do miednicy mniejszej, krzyżując się z naczyniami biodrowymi wspólnymi Moczowody przebijają ścianę pęcherza skośnie tworząc ujście zamknięte fałdem błony śluzowej. Ściana moczowodu składa się z trzech warstw:
1)łączno-tkankowej błony zewnętrznej
2)błony mięśniowej
3)błony śluzowej pokrytej nabłonkiem przejściowym.
Pęcherz moczowy(Vesica uninaria) jest to worek mięśniowy położony w miednicy mniejszej za, spojeniem łonowym, służący jako zbiornik moczu. W stanie opróżnionym ma wielkość małej cytryny i nie wystaje ponad spojenie łonowe. Wypełniony przyjmuje kształt gruszkowaty i zależnie od pojemnośc
i wystaje do jamy brzusznej na dość znaczną wysokość. Pojemność pęcherza bywa różna, przeciętnie wynosi 700 cm. Sześciennych. Ściana pęcherza moczowego składa się z warstw: 1) błony śluzowej, 2)błony mięśniowej i 3}błony zewnętrznej.
Cewka moczowa żeńska(urethra feminina)jest krótkim szerokim przewodem dłudości 3-5 cm.,średnicy 5-7mm., który rozpoczyna się ujściem wewnętrznym w pęcherzu moczowym i kończy ujściem zewnętrznym w przedsionku pochwy. Wysłana jest od wewnątrzbłoną śluzową pokrytą w części początkowej nabłonkiem przejściowym, a w dalszej- wielowarstwowym walcowatym. U kobiety cewka moczowa służy wyłącznie do wyprowadzania moczu z pęcherza na zewnątrz. U mężczyzn cewka moczowa jest przewodem wyprowadzającym zarówno mocz, jak i spermę, w związku z czym budowa jej przedstawia się odmiennie.
Cewka moczowa męska(urethra masculina} rozpoczyna się w ujściu pęcherza moczowego i kończy ujściem zewnętrznym na żołędzi prącia. Długość jej wynosi 17,5-20 cm., jest ona zatem znacznie dłuższa niż cewka moczowa żeńska. Przy wzwodzie prącia cewka się odpowiednio wydłuża. W cewce moczowej odróżniamy trzy części:
1)część sterczową- długości ok.3 cm., przebijającą gruczoł krokowy,
2}część błoniastą, długość ok. 2 cm.,przechodzącą przez przeponę moczowo-płciową
3}część gąbczasta, długości 10-15 cm, przebiegającą w ciele gąbczastym prącia
Średnica cewki moczowej męskiej nie jest jednakowa na całym jej przebiegu- najszersza jest część sterczowa, najwęższa- częśc błoniasta.{7) Powstawanie moczu jest procesem trójstopniowym:
1}Trzeba przefiltrować (” odcedzić”} krew zasobną w odpady- to co powstanie nazywamy moczem pierwotnym;
2)Produkt filtrowania należy poddać obróbce polegającej na:
A) resorpcji (zwrotnemu wchłanianiu)- z moczu pierwotnego trzeba odzyskać to co jest potrzebne i czego nie możemy ostatecznie utracić. Głównie chodzi tu o wodę. Doprowadzi to do znacznego zmniejszenia objętości moczu;
B) sekrecji (wydzielaniu)- do powstającego moczu dodatkowo usuwa się jeszcze z nerki pewne szkodliwe substancje.
W sumie te trzy procesy to jest filtracja, resorpcja i sekrecja prowadzą do powstania moczu ostatecznego, o stężeniu wyższym niż krew ( hipertonicznego i o znacznie mniejszej objętości).(2)
Filtracja jest procesem nieselektywnym. Filtracja (inaczej przesączanie) zachodzi pomiędzy siecią naczyń włosowatych w kłębuszku nerkowym a ścianą torebki Bowmana. Krwe przepływa przez sieć naczyń włosowatych kłębuszka nerkowego pod dużym ciśnieniem, które wtłacza ponad 10% osocza krwi do torebki Bowmana. Proces ten przypomina mechanizm powstawania płynu tkankowego z krwi w innej sieci naczyń włosowatych w organizmie. Nerki filtrują jednak znacznie więcej osocza. Kilka czynników decyduje o znacznej wydajności tego procesu. Po pierwsze, w naczyniach włosowatych kłębuszków nerkowych ciśnienie hydrostatyczne jest wyższe niż w innych kapilarach. Wynika to częściowo ze znacznego oporu przepływowego, jaki stawiają tętniczki doprowadzające; przekrój ich jest mniejszy niż średnica tętniczek odprowadzających. Po drugie, silnie skręcony, gęsty splot naczyń włosowatych w kłebuszku nerkowym tworzy znaczną powierzchnie, przez którą może zachodzić filtracja. Wreszcie, naczynia włosowate kłębuszków są wysoce przepuszczalne. Pomiędzy komórkami nabłonka płaskiego, które tworzą ściany kapilar, znajdują się liczne otworki (perforacje). Filtracja nie jest procesem selektywnym, dlatego też w niewielkim tylko stopniu warunkuje skład moczu. Bariera filtracyjna, którą tworzy ściana naczyń włosowatych i cienka błona okrywająca otworki szczelinowe pomiędzy podocytami, nie przepuszcza krwinek ani płytek krwi oraz zatrzymuje większość białek osocza. Pokonują tę barierę tylko niewielkie cząsteczki rozpuszczone w osoczu krwi, takie jak glukoza, aminokwasy, a także jony sodowe , potasowe, chlorkowe, wodorowęglowe, i inne substancje mineralne oraz mocznik. Stają się one częścią filtratu. Całkowita objętość krwi przepływającej przez nerki w ciągu jednej minuty wynosi około 1200 ml; stanowi to mniej więcej jedną czwartą pojemności minutowej serca. Osocze przepływające przez kłębuszki nerkowe oddaje około 20% swojej objętości do przesączu kłębuszkowego. Reszta opuszcza kłębuszki tętniczkami odprowadzającymi. Przeciętna prędkość filtracji kłębuszkowej wynosi około 180 litrów w ciągu doby. Jest to 4,5 raza więcej, niż wynosi całkowita objętość płynów ustrojowych. (1)
Wytwarzanie moczu wymaga odpowiedniego ciśnienia krwi dopływającej do kłębuszka naczyniowego. W ciałkach nerkowych normalne ciśnienie krwi wynosi około 50 mmHg (6,7 kPa). Mechanizm tworzenia tej wartości jest następujący: tętniczka doprowadzająca krew do kłębuszka jest szersza niż tętniczka odprowadzająca. Można więc powiedzieć, że dochodząca krew ” nie ma się gdzie wlać” i zaczyna napierać na ściany naczyń, w których się znajduje( tworzy się nadciśnienie hydrostatyczne). Ponieważ ściany naczyń włosowatych kłębuszka są wysoce przepuszczalne następuje „wyciskanie” płynnych składników osocza. Ściany kapilar przylegają do, Równie cienkich i przepuszczalnych, blaszek torebki Bowmana. Następuje filtracja- część składników krwi przejdzie do początkowego odcinka nefronu. W ciągu minuty przez nerkę przepływa jeden litr krwi ( około 20% rzutu minutowego). Z tego około 15-18% objętościowych krwi ulegnie przesączeniu do kanalików nerkowych. Ten przesącz nazywa się moczem pierwotnym. (ultrafiltratem). Roztwór ten jest izotoniczny z krwią. W skali doby jest tego około 1,5 tony ( gdybyśmy więc nic z tym nie zrobili, to w ciągu godziny stracilibyśmy całą wodę. Przefiltrowaniu ulega z krwi; krwinki odpadają ( są za duże), białka także nie dializują. Reszta „przechodzi jak leci”. Są to:
A) woda
B) jony nie organiczne np. Na, K+, Cl-, Ca2+, H+, jony siarczanowe, węglanowe i fosforanowe,
C) związki organiczne – np. glukoza, wolne aminokwasy, mocznik.
Jeśli nastąpi spadek ciśnienia krwi ( przyczyny mogą być różne) poniżej 40 mmHg, ustanie filtracja kłebuszkowa. Nazywa się to anurią ( bezmoczem) i jest bardzo groźne w skutkach, gdyż podniesienie poziomu mocznika w krwi doprowadzi do zatrucia organizmu. (4)
Nerki stanowią swego rodzaju filtr oczyszczający osocze krwi z pewnych substancji. W większości są to końcowe produkty przemiany, takie jak mocznik, kreatynina, kwas moczowy, które jeśli nagromadzą się w ustroju w większych ilościach mają działanie toksyczne i dlatego muszą być stale z ustroju wydalane. Nerki wydalają także wiele substancji obcych, które nie uległy całkowitemu rozkładowi, jak np. liczne leki. Z moczem wydalane są również substancje istotne dla procesów fizjologicznych, takie jak sód, potas, wapń, fosforany i woda. Substancje te muszą być wydalone w takiej ilości, aby ich stężenie w płynach ustrojowych utrzymało się na stałym poziomie niezależnie od dopływu ich z zewnątrz.. Nerki są bardzo obficie ukrwione. Przepływa przez nie około 25% krwi wyrzucanej przez serce z każdym skurczem, tj. około 1,2 l/min. Jest to znacznie więcej, niżby wynikało z potrzeb metabolicznych samego narządu, którego masa nie przekracza 0,5% masy ciała. Nadchodząca do nerek krew zostaje najpierw doprowadzona przez tętniczkę doprowadzająca(vas afferens) do splotu naczyniowego ciałka nerkowego. Tutaj mniej więcej jedna piąta objętości przepływającego osocza pod wpływem cisnienia hydrostatycznego krwi przesącza się do torebki ciałka nerkowego, tworząc tzw. mocz pierwotny. Zatem z około 700 ml. osocza przepływającego w ciągu minuty przez obie nerki, około 120 ml. zostaje wyłączone z obiegu krwi przechpdząc do torebek ciałek nerkowych, pozostała część zaś wypływa z sieci kłębuszka naczyniowego przez tętniczkę odprowadzającą. Tętniczka ta ponownie rozpada się na sieć naczyń włosowatych oplatających tym razem układ kanalików nefronu, które ostatecznie łączą się przechodząc w układ żylny. Przesączony w kłębuszku mocz pierwotny przechodzi do układu kanalikowego, gdzie ulega dalszym przemianom do moczu ostatecznego. Składają się na to dwa procesy- wchłanianie zwrotne, czyli reabsorcja oraz wydzielanie, czyli sekrecja{7)
Równowaga płynów ustrojowych, która mogłaby być zagrożona na skutek filtrowania ogromnych ilości płynów przez nerki, jest zachowana dzięki procesom wchłaniania zwrotnego, czyli resorpcji . Około 99% filtratu ulega resorpcji w kanalikach nerkowych, co oznacza jedynie 1,5 litra płynu do wydalenia w postaci moczu. Resorbcja umożliwia prezyzyjną regulację chemicznego składu krwi przez nerki. Potrzebne związki taki jak glukoza czy aminokwasy, zwracane są do krwi, natomiast zbędne produkty przemiany materii, nadmiar soli mineralnych oraz innych związków pozostają w przesączu i wydalane są wraz z moczem. Każdego dnia w kanalikach zachodzi resorpcja ponad 178 litrów wody, 1200 gram soli mineralnych i około 250 gram glukozy. Rzecz jasna ulegają one każdego dnia wielokrotnemu wchłanianiu. Jednowarstwowa nabłonkowa wyściółka kanalików nerkowych ułatwia proces wchłaniania. Komórki nabłonka zaopatrzone są w liczne delikatne wyrostki- mikrokosmki, które zwiększają powierzchnię wchłaniania i nadają wewnętrznej wyściółce kanalików nerkowych charakter rąbka szczoteczkowego. W komórkach tych znaczna jest liczba miotochondriów, które energetycznie wspierają funkcjonowanie pomp komórkowych, odpowiedzialnych za aktywny transport jonów. Około 65% przesączu {moczu pierwotnego} ulega resorpcji w kanalikach krętych pierwszego rzędu. Tu wchłaniane są zwrotnie między innymi aminokwasy, witaminy, glukoza, wiele jonów a wśród nich jony sodowe, potasowe, chlorkowe i wodorowęglowe. Część nich przemieszcza się na drodze dyfuzji, część zaś w wyniku transportu aktywnego. Dalsze etapy wchłaniania zachodzą w pętli Henlego i w kanalikach krętych drugiego rzędu. Ostatnie etapy resorpcji mają miejsce w trakcie przechodzenia przesączu do kanalika zbiorczego i cewki moczowej. W kanalikach nerkowych normalnie wchłaniane są potrzebne organizmowi substancje, takie jak glukoza czy aminokwasy. Jeśli stężenie określonej substancji we krwi jest wysokie, dodatkowe jej porcje nie muszą zostać wchłonięte zwrotnie w kanalikach nerkowych. Maksymalne tempo resorpcji, czy maksymalną pojemność mechanizmu resorpcji, określa się jako maksimum kanalikowe. Na przykła
d w organizmie dorosłego człowieka maksimum kanalikowe dla glukozy wynosi około 320 mg/min. Normalny przepływ glukozy przez kanaliki nerkowe nie przekracza 125 mg/l, a więc ilość ta jest w całości resorbowana. Jeśli jednak do filtratu dostaje się ilość glukozy przekraczająca poziom maksimum, to nie ulega ona resorpcji, lecz wydalana jest z moczu. Dla każdej substancji można wyznaczyć obok maksimum kanalikowego także próg nerkowy, to jest progowe stężenie substancji w osoczu, powyżej którego nie w całości ulega ona resorpcji w kanalikach, lecz wydalana jest z moczu. Jeśli stężenie określonej substancji w osoczu przekracza wartość jej progu nerkowego, to ta część, która nie zostaje zresorbowana w kanalikach, wydostaje się poza organizm z moczem. {1)
Podczas pasażu przez kanalik przesączu kłębkowego powstaje mocz ostateczny, dzięki temu iż w kanalikach odbywa się wchłanianie zwrotne z tego przesączu niektórych substancji cennych dla organizmu { jak woda, cukier, sód, aminokwasy, wapń}. Ponadto istnieje poza filtracją w kłębuszkach jeszcze jeden mechanizm wydalania różnych substancji przez nerki w postaci aktywnej sekrecji przez nabłonek kanalikowy do światła kanalików. O tym czy dana substancja przesączona w kłębuszkach ulegnie resorpcji czy czynnej sekrecji można przekonać się porównując jej ilość przesączoną z ilością wydaloną w tym samym czasie z moczem. W warunkach normalnych cały ładunek kanalikowy glukozy ulega reabsorpcji w kanalikach i mocz jej nie zawiera. Wydalanie glukozy z moczem {glikozuria} następuje wtedy, gdy jej ilość we krwi przekroczy tzw. Wartość progową, tj. około 1,8 g/l, a przy tej wartości ładunek kanalikowy glukozy przekracza zdolność reabsorpcji kanalikowej. Ze zjawiskiem glikozurii mamy do czynienia w cukrzycy, gdy stężenie glukozy we krwi przekracza znacznie wartość progową. W podobny sposób ulegają reabsorpcji aminokwasy, dla których stężenie progowe jest bardzo wysokie. Pojawienie się aminokwasów w moczu, zwane aminoacydurią, spowodowane bywa zaburzeniami transportu ich ze światła kanalika z powrotem do krwi. W kanalikach reabsorbcji ulega też niewielka ilość albumin, jakie mogą się przesączyć przez błonę kłębkową. Uszkodzenie tej błony zwiększające jej przepuszczalność dla białek, jak np. w kłębkowym zapaleniu nerek, prowadzi do białko moczu i dużej utraty białek osocza, głównie albumin.(7) .
Skład moczu docierającego do cewki moczowej jest bardzo precyzyjnie regulowany. Potrzebne substancje zostają zwrócone do krwi w wyniku resorpcji. Zbyteczne produkty metabolizmu lub nadmiar pewnych substancji, które dostały się do kanalików nerkowych wskutek filtracji lub wydzielania, zostaje w kanalikach zatrzymany. Powstały mocz składa się w 96% z wody, w 2,5% z azotanowych produktów metabolizmu (głównie jest to mocznik) i w 1,5% z soli mineralnych i śladowych ilości substancji, takich jak barwniki żółciowe. Te ostatnie mogą nadawać moczowi charakterystyczny zapach i kolor. Mocz zdrowego człowieka jest wolny od drobnoustrojów (tak dalece,że w warunkach wojennych, gdy brakowało czystej wody, używany był do przemywania ran). Pod wpływem bakterii mocz rozkłada się błyskawicznie, tworząc amoniak i inne związki. To właśnie amoniak powoduje wysypkę u dzieci, którym nie dość często zmienia się pieluchy. Zmieniony w stosunku do prawidłowego składu moczu wskazywać może na pewne patologiczne zaburzenia w funkcjonowaniu niektórych narządów, czy w przebiegu niektórych procesów metabolicznych. (1)
Mocz jest płynem klarownym, barwy żółtej o różnym stopniu wysycenia zależnie od zawartości barwników moczu oraz ich stężenia; o gęstości względnej {ciężarze właściwym} wahającej się najczęściej od 1015 do 1020 = 1,015-1,020 maksymalne wahania od 1002 do 1040 =1,002 do 1,040. Ciśnienie osmotyczne moczu jest na ogół większe niż osocza krwi. Odczyn moczu jest zwykle słabo kwaśny, po diecie bogatej w mięso kwaśność jego zwiększa się, po spożyciu większej ilości produktów roślinnych mocz ludzki, tak jak mocz zwierząt roślinożernych, może stać się zasadowy i mętny. Z moczu wysyconego, np. w czasie upałów, po ochłodzeniu wydziela się obfity ceglasty osad moczanów {sedimentum lateritium}. W moczu znajdują się azotowe produkty końcowe białkowej przemiany materii: ze składników organicznych najwięcej mocznika { około 2%}, znacznie mniej kwasu moczowego, amoniaku i innych. Ze składników nieorganicznych wśród kationów dominuje sód, mniej jest potasu, wapnia i magnezu; wśród anionów przeważa anion chlorkowy, mniej jest siarczanowego i fosforanowego. Poza tym w moczu znajdują się liczne inne substancje, między innymi hormony. W moczu ludzi chorych mogą się pojawić, zależnie od rodzaju choroby, różne składniki. Na przykład glukoza, która jest normalnie całkowicie resorbowana w proksymalnych kanalikach krętych, może się pojawić w moczu z różnych przyczyn; najczęstrzą przyczyną jest cukrzyca (diabetes mellitus). Powstająca na skutek niedoboru hormonu insuliny.(3)
Oddawanie moczu: mocz przechodzi z miedniczek nerkowych do pęcherza dzięki perystaltycznym skurczom moczowodów wypełniając pęcherz z prędkością około 50 ml. na godzinę. Dzięki plastyczności mięśni gładkich ściany pęcherza, jego wypełnianie się powoduje tylko niewielki wzrost ciśnienia. Zdolność gromadzenia moczu w pęcherzu nazywamy trzymaniem moczu. Potrzeba oddania moczu pojawia się zwykle, gdy pęcherz wypełni się do około 150-250 ml. Gdy objętość ta wzrośnie do około 400 ml, parcie na mocz staje się bardzo silne i dalsze trzymanie moczu jest bardzo trudne. Oddawanie moczu jest odruchem sterowanym z rdzenia kręgowego. Rozciąganie ściany pęcherza aktywuje neurony przywspółczulne unerwiające mięsień wspierający pęcherza.{1}] Wydalaniw moczu przez nerki jest procesem ciągłym, ma jednak swe minimum w nocy, podczas snu między godziną drugą i piątą, oraz maksimum w pierwszych godzinach po przebudzeniu. Człowiek dorosły przeciętnie wydala około 1,5 litra moczu na dobę, ilość jest jednak zmienna i waha się od 0,5 do 4,0 litrów, a w przypadkach chorobowych może być znacznie większa. U osób zdrowych wahania powyższe zależne są z jednej strony od ilości wody wprowadzanej do ustroju z pokarmami stałymi i płynami, z drugiej od ilości wydalanej razem z potem i wydychanym przez płuca powietrzem. Ilość wydalanego moczu jest więc zależne od gospodarki wodnej.{7)
W kanaliku bliższym rozpoczyna się proces zwrotnego wchłaniania, który trwa od końca cewek. Jeśli z 1500 litrów ultrafiltratu mamy zrobić niespełna 2 litry mocz ostatecznego, to oznacza, że trzeba „zawrócić” 99% wody. W nerce wykorzystywany jest do tego sprytny mechanizm wzmacniaczy przeciwprądowych. Najważniejsze są tu pętle Henlego. Komórki ramienia zstępującego pętli aktywnie „przerzucają” jony sodu do przestrzeni okołokanalikowej. Robią to stale na całej długości ramienia tak, że stężenie sodu w miąższu stopniowo rośnie. To, o ile wzrośnie stężenie sodu, zależy od długości pętli Henlego. W ramieniu zstępującym zachodzi osmoza i woda biernie podąża za sodem. Teraz mocz „zawraca” w górę i przesuwa się ramieniem wstępującym pętli. Tyle, że jest ono nieprzepuszczalne dla wody. Woda nie może więc wrócić do kanalika i pozostaje w przestrzeni okołokanalikowej. Sód dyfunduje zpowrotem do kanalika (wstępujące ramię pętli przepuszcza sód). Blisko ramienia zstępującego, w przeciwną stronę, przepływa naczynie krwionośne. Zabiera ono nadmiar wody i części sodu z powrotem do organizmu . To jest wymiennik przeciwprądowy nerki.{4)
Steżenie moczu regulowane jest przez mechanizm przeciwprądowy. Przy dużym spożyciu płynów wydalane są znaczne objętości rozcieńczonego moczu. Gdy organizm otrzymuje niewiele płynu, uboczne produkty metabolizmu muszą być nadal usuwane, lecz dla oszczędności płynów wydalana jest niewielka ilość stężonego moczu. Zdolność nerek do wytwarzania moczu o zmiennym stężeniu zależy od stężenia soli w płynie międzykomórkowym w rdzeniu nerki. Wysokie stężenie soli utrzymuje się dzięki resorpcji soli z różnych odcinków kanalików nerkowych i dzięki mechanizmowi przeciwprądu. Sole i mocznik w przesączu kłębuszkowym zwiększają ciśnienie osmotyczne płynu międzykomórkowego. Dlatego też woda przechodzi z przesączu do płynu tkankowego, skąd jest resorbowana do krwi Wyróżnia się dwa typy nefronów w zależności od ich położenia w miąższu nerki: nefrony korowe (kortykalne) i głębiej, bliżej rdzenia położone nefrony przyrdzeniowe. Nefrony przyrdzeniowe charakteryzują się bardzo wydłużoną pętlą Henlego, która sięga głęboko w miąższ rdzenia. Pętla ta składa się z ramienia zstępującego, do którego wpływa przesącz i z ramienia wstępującego, którym przesącz wędruje do kanalików krętych drugiego rzędu. Pętla Henlego specjalizuje się w wytwarzaniu znacznych koncentracji chlorku sodu w rdzeniu nerki. W dolnej części pętli płyn tkankowy jest silnie hipertoniczny w stosunku do przesączu. Ściany zstępującego ramienia pętli Henlego są stosunkowo przepuszczalne dla wody, lecz słabiej przepuszczalne dla soli i mocznika. Gdy przesącz płynie zstępującym ramieniem pętli, woda wydostaje się na zewnątrz w drodze osmozy, wskutek czego w pętli powstaje zagęszczony filtrat. Na zakręcie pętli Henlego ściany kanalika stają się bardziej przepuszczalne dla soli, a mniej przepuszczalne dla wody. Gdy zagęszczony przesącz przemieszcza się wzdłuż ramienia wstępującego, sole dyfundują na zewnątrz, do płynu tkankowego. W rezultacie sole zagęszczone są w przestrzeniach międzykomórkowych rdzenia nerki. Miejscem resorpcji chlorku sodu jest wstępujące ramię pętli Henlego, a zwłaszcza jego końcowy odcinek. W strefie tej jony chlorkowe transportowane są aktywnie do płynu tkankowego, czemu towarzyszy wędrówka komplementarnych jonów sodowych. Kanaliki zbiorcze są przepuszczalne dla mocznika, co pozwala na dyfuzję stężonego mocznika z przesączu do płynu tkankowego. Powoduje to wysokie stężenie mocznika w płynie tkankowym, co sprzyja kolei dyfuzji wody na zewnątrz w zstępującyn ramieniu pętli. Ponieważ woda opuszcza przesącz w ramieniu zstępującym, stężenie soli w przesączu w dolnych częściach pętli jest wysokie. Jednak ponieważ z ramienia wstępującego usuwane są sole, a nie woda, to przesącz w kanaliku krętym drugiego rzędu jest izotoniczny lub nawet hipotoniczny w stosunku do krwi. Gdy przesącz
wędruje dalej wzdłuż kanalika zbiorczego, woda na zasadzie osmozy nadal uchodzi do płynu tkankowego, skąd jest już zbierana przez naczynia krwionośne. Przesącz płynie w obu ramionach pętli Henlego w przeciwnych kierunkach. Przesącz w ramieniu zstępującym płynie w stronę przeciwną niż przesącz przemieszczający się w ramieniu wstępującym. Przesącz jest zagęszczony, gdy przemieszcza się wzdłuż ramienia wstępującego, a następnie rozcieńczany, gdy płynie wzdłuż ramienia wstępującego. Ten mechanizm przeciwprądowy pomaga w utrzymaniu wysokiego stężenia soli w płynie tkankowym rdzenia nerki.(1).
