Funcțiile sistemului urinar

Sistemul urinar reglează compoziția și concentrația lichidului interstitial care înconjoară celulele corpului. Acest lucru se realizează prin formarea urinei din plasma sanguină la nivelul rinichilor.

Rinichii îndeplinesc mai multe funcții vitale în timpul formării urinei. Ei reglează volumul plasmei sanguine și presiunea sanguină prin controlul cantității de apă eliminată. De asemenea, controlează concentrația produşilor de degradare din sânge prin eliminarea deșeurilor metabolice.

Un alt rol important este reglarea concentrației electroliților din plasmă, inclusiv a ionilor de sodiu, potasiu, carbonați și bicarbonați. Prin aceste mecanisme, rinichii contribuie esențial la menținerea echilibrului acido-bazic din organism $pH-ul sângelui$.

Știai că? Volumul de urină produsă zilnic este determinat de rata de filtrare glomerulară și de cantitatea de apă reabsorbită în tubii nefronului. Acest volum poate varia semnificativ în funcție de aportul de lichide și nevoile organismului.

Anatomia rinichilor

Rinichii sunt organe vitale situate pe peretele abdominal posterior, în poziție retroperitoneală (în afara peritoneului). Ei se găsesc lateral de coloana vertebrală și sunt susținuți în poziție de țesut adipos și conjunctiv. Un rinichi are aproximativ mărimea unui pumn.

Rinichiul stâng este poziționat mai sus decât cel drept, iar ureterul stâng este mai lung decât cel drept. Pe suprafața medială a fiecărui rinichi se află o depresiune concavă numită hil. Fiecare rinichi este învelit într-o capsulă din țesut fibros, de culoare albicioasă.

În secțiune frontală, rinichiul prezintă două zone principale: corticala (externă) și medulara (internă). Medulara conține formațiuni triunghiulare numite piramide renale, care se deschid prin vârful lor în cavități mici. Aceste cavități comunică cu pelvisul renal (bazinetul), un organ cavitar în formă de pâlnie care se continuă cu ureterele.

Important! Sistemul urinar este completat de uretere, vezica urinară și uretră, formând astfel calea completă prin care urina este eliminată din organism.

Nefronul - unitatea funcțională a rinichiului

Nefronul este unitatea funcțională a rinichiului, locul unde se formează urina. Fiecare rinichi conține aproximativ un milion de nefroni, care sunt susținuți de aproximativ 4 milioane de arteriole.

Nefronul este format din două componente principale: vasele de sânge și setul de tubi. Vasele de sânge transportă sângele și formează un circuit complex. Artera renală se ramifică în artere mai mici care străbat medulara, apoi în arteriole și mai departe în arteriola aferentă care aduce sângele la glomerul.

Glomerulul este o rețea de capilare cu pereți permeabili ai capsulei glomerulare. După filtrarea în glomerul, sângele părăsește această structură prin arteriola eferentă și trece prin capilarele peritubulare care înconjoară tubii nefronului.

Reține! Structura nefronului este perfect adaptată funcțiilor sale de filtrare, reabsorbție și secreție, permițând rinichilor să controleze compoziția urinei și, implicit, a sângelui.

Tubii nefronului și formarea urinei

Setul de tubi al nefronului transportă filtratul glomerular (fluid derivat din plasmă, fără elemente figurate și proteine). Acești tubi sunt specializați în reabsorbția substanțelor necesare organismului și excreția substanțelor inutile.

Structura tubulară a nefronului include:

• Capsula glomerulară (Bowman) - colectează filtratul
• Tubul contort proximal (TCP) - principal loc de reabsorbție
• Ansa Henle cu ramură descendentă și ascendentă
• Tubul contort distal (TCD)
• Tubul colector - deși anatomic nu face parte din nefron, funcțional este integrat în acesta

Există două tipuri principale de nefroni: cei corticali (scurți) și cei juxtamedulari (lungi, care se extind adânc în medulară). Nefronii juxtamedulari au un rol esențial în concentrarea urinei.

Interesant! Tubul colector, deși nu este considerat anatomic parte a nefronului, este esențial din punct de vedere funcțional pentru procesul de formare a urinei, fiind locul final unde se ajustează concentrația acesteia.

Filtrarea sângelui în nefron

În procesul de filtrare glomerulară, componente importante din sânge sunt separate. În capsula Bowman trec selectiv anumite substanțe, în timp ce altele rămân în sânge.

Substanțele care trec în filtrat includ apa, ionii, glucoza, aminoacizii, acizii grași, vitaminele, unele medicamente, hormoni mici și gazele (O₂, CO₂). Aceste molecule sunt suficient de mici pentru a traversa membrana de filtrare.

În contrast, nu trec în filtrat componentele celulare ale sângelui (hematii, leucocite, trombocite) și proteinele mari (fibrinogen, albumină, globuline) și anumiți hormoni. Acestea rămân în circulația sanguină.

Bine de știut! Capacitatea de filtrare selectivă a glomerulului este esențială pentru funcționarea corectă a rinichilor. Prezența proteinelor în urină (proteinurie) poate indica o afecțiune renală, deoarece în mod normal acestea nu ar trebui să treacă prin filtrul glomerular.

Filtrarea glomerulară

Filtrarea glomerulară are loc în glomerul și capsula Bowman. Capilarele din glomerul au o permeabilitate mai mare decât alte capilare din organism, iar presiunea sanguină în glomerul este mai ridicată datorită diferenței de diametru între arteriola aferentă (mai mare) și cea eferentă (mai mică).

Filtratul glomerular este fluidul provenit din plasma sanguină care trece în capsula glomerulară prin fante submicroscopice. Aproximativ 20% din plasma care intră în glomerul devine filtrat. În filtrat trec apa, ionii și moleculele mai mici (precum glucoza), dar nu trec celulele sanguine și moleculele mari (proteinele).

Rata de filtrare glomerulară (RFG) variază în funcție de sex:

• La bărbați: 125 ml/min = 7,5 l/h
• La femei: 105 ml/min = 6,3 l/h

Fascinant! În fiecare oră, rinichii filtrează aproximativ 7,5 litri de plasmă, ceea ce reprezintă 55% din volumul sanguin total. Acest volum uriaș de filtrat este apoi procesat prin reabsorbție, astfel încât doar 1-2 litri de urină sunt eliminați zilnic.

Reabsorbția tubulară

Reabsorbția este procesul prin care substanțele utile din filtrat sunt recuperate și reintroduse în sânge. Acest proces are loc în principal la nivelul tubului contort proximal, ansei Henle și tubului contort distal.

Tubul contort proximal este locul principal de reabsorbție pentru apă, ioni, nutrienți și săruri. Aici nu se reabsorb deșeurile azotate, acestea continuând să circule prin tubii renali pentru a fi eliminate.

Reabsorbția se realizează prin mecanisme active (care necesită energie) pentru substanțe precum glucoza, aminoacizii și ionii de sodiu, și prin mecanisme pasive (osmoza, difuziunea facilitată) pentru apă și alte substanțe.

Notă importantă! Aproximativ 99% din filtratul glomerular este reabsorbit în circulația sanguină, ceea ce arată eficiența extraordinară a sistemului renal în economisirea substanțelor valoroase pentru organism.

Ansa Henle și mecanismul contracurent

Ansa Henle joacă un rol crucial în concentrarea urinei prin mecanismul contracurent al circulației apei. Acest sistem ingenios permite rinichilor să producă urină mai concentrată decât plasma, economisind astfel apă.

Ramura ascendentă a ansei Henle reabsoarbe activ Na⁺ și Cl⁻ în interstițiul medularei, creând o hipertonicitate și un gradient osmotic. Concentrația de NaCl crește spre profunzimea medularei, creând o "medulară sărată". Ramura ascendentă este impermeabilă pentru apă.

În ramura descendentă și vârful ansei Henle, precum și în tubul colector, apa este atrasă prin osmoză în interstițiu datorită gradientului creat de NaCl. De aici, apa intră în capilarele din apropiere sau în vasele limfatice, reîntorcându-se în circulația sanguină. Și ureea părăsește tubul în această zonă.

Extraordinar! Mecanismul contracurent este o adaptare evolutivă remarcabilă care permite conservarea apei în organism - esențial pentru supraviețuirea în medii cu disponibilitate limitată a apei.

Tubul contort distal și tubul colector

Tubul contort distal (TCD) este impermeabil pentru apă și continuă procesele începute în tubul proximal. Aici are loc reabsorbția selectivă a sodiului (Na⁺) prin transport activ, iar clorul (Cl⁻) urmează sodiul pasiv.

Apa poate fi reabsorbită pasiv din TCD sub acțiunea hormonului antidiuretic (ADH), care crește permeabilitatea membranei pentru apă. Acest mecanism permite organismului să controleze volumul și concentrația urinei în funcție de necesități.

În tubul colector, ureea (deșeu azotat) părăsește tubul în porțiunea profundă, unde se acumulează, crescând concentrația moleculelor organice din medulară. O parte din uree trece înapoi în ansa Henle și tubul colector, contribuind la mecanismul de concentrare a urinei.

Știai că? Cantitatea de ADH secretată de hipofiză determină cât de concentrată va fi urina. În absența ADH (ca în diabetul insipid), rinichii produc o cantitate mare de urină diluată, putând duce la deshidratare severă.

Procesele fundamentale ale nefronului

Formarea urinei implică trei procese fundamentale: filtrarea, reabsorbția selectivă și secreția tubulară.

Filtrarea glomerulară se realizează la nivelul glomerulului, unde presiunea sanguină este mai mare decât în alte capilare. Aproximativ 180 litri de plasmă sunt filtrați zilnic $7,5 litri/oră$. În filtrat trec apa, ionii, nutrienții și sărurile, dar nu și proteinele și celulele sanguine.

Reabsorbția selectivă are loc în tubii renali prin transportori membranari specifici. Cea mai mare parte a apei, ionilor și nutrienților este reabsorbită. Hormonul parathormon (PTH) influențează reabsorbția calciului, iar ADH (hormonul antidiuretic) crește permeabilitatea pentru apă.

Secreția tubulară este un proces activ prin care anumite substanțe sunt transportate din sânge în tubii renali pentru a fi eliminate. Sistemul renină-angiotensină-aldosteron reglează reabsorbția sodiului și apei și secreția potasiului în tubul contort distal.

Vital de reținut! Echilibrul acido-bazic este menținut prin sisteme tampon precum sistemul fosfat și sistemul amoniac-ioni de amoniu. Celulele epiteliale ale tubilor renali secretă H⁺ și reabsorb HCO₃⁻ pentru a menține pH-ul sanguin în limite normale.