13.4. ПОЧКА ПОЗВОНОЧНЫХ ЖИВОТНЫХ
Основным выделительным органом у
позвоночных служит почка. У некоторых животных (морские и проходные
круглоротые, рыбы» рептилии и птицы) ее функция не может обеспечить
осморегуляцию, тогда у них появляются хлоридэкскретирующие клетки в жабрах и
солевые железы.
Почка позвоночных построена по единому принципу: структуры,
приспособленные для процесса ультрафильтрации, соединены с системой канальцев,
которые обеспечивают реабсорбцию большинства компонентов профильтровавшейся
жидкости и секрецию ряда веществ в мочу. Нефрон в почке у представителей
всех классов позвоночных обычно начинается с почечного (мальпигиева) тельца. От
полости клубочка отходит шеечный сегмент, в ряде случаев он отсутствует и тогда
париетальный листок, образующий внешнюю часть капсулы почечного клубочка
(боуменовой капсулы), переходит в проксимальный сегмент нефрона (рис. 13.3),
который существует в почках всех позвоночных. Отличительной особенностью его
клеток являются многочисленные микроворсинки, образующие щеточную каемку.
За ним следует промежуточный, или соединительный, отдел, который в почке
млекопитающих образует тонкий отдел петли нефрона (петли Генле). У
большинства животных в почке представлен дистальный сегмент нефрона, в который
могут входить толстый восходящий отдел петли Генле, дистальный извитой канадец
и связующий каналец. Это конечная часть нефрона, которая соединяется с системой
собирательных трубок.
Интенсивность процессов, лежащих в основе образования мочи,
— клубочковой фильтрации, реабсорбции и секреции — не одинакова у
представителей различных классов позвоночных. У круглоротых, рыб, амфибий и
рептилий уровень клубочковой фильтрации составляет 1—4 мл/100 г массы тела за 1
ч» более высокий уровень клубочковой фильтрации наблюдается у птиц, у
млекопитающих он в 10—15 раз выше. Объем фильтруемой жидкости у крыс достигает
50 мл/100 г массы тела за 1 ч.
Такое значительное изменение уровня фильтрации могло
закрепиться в эволюционном процессе только в том случае, если оно сочетается с
эквивалентным увеличением реабсорбции; иначе животное было бы нежизнеспособным.
Действительно, резкое повышение фильтрации у теплокровных сопровождается увеличением
канальцевой реабсорбции. Возросший уровень фильтрации и канальцевой реабсорбции
играет важную роль в более точном поддержании состава всех основных компонентов
жидкой части плазмы крови. Существенное значение имеет повышение кровотока и
фильтрации для работы противоточной системы и осмотического концентрирования
мочи.
|
Рис.
13.3 Строение нефрона А — юкстамедуллярный нефрон; JS — суперфициальный нефрон. I — корковое вещество, II — наружная зона мозгового
вещества. III — внутренняя зона мозгового
вещества; 1 — клубочек, 2 — проксимальный извитой канадец 3
— проксимальный прямой канадец 4 — тонкий
канадец (тонкая нисходящая ветвь петли Генле), 5 — тонкий канадец (тонкая
восходящая ветвь петли Генле), 6 —
дистальный канадец (толстая восходящая ветвь петли Генле), 7 — плотное пятно,
8 — дистальный извитой
канадец, 9 — связующий
канадец (в юкстамедуллярном нефроне образует аркаду), 10 — начальные отделы собирательной трубки, 11 — собирательные трубки наружного
мозгового вещества, 12 — собирательные
трубки внутреннего мозгового вещества. |
У человека кровоток в пересчете на 100 г ткани составляет
для почки 430 мл/мин, коронарной системы сердца — 66, головного мозга — 53
мл/мин. Иными словами, почки человека, масса которых составляет около 0 5%
массы тела, в условиях покоя получают около 25% крови, выбрасываемой левым
желудочком, и расходуют до 10% потребляемого организмом кислорода. Учитывая что
на реабсорбцию 22—29 ммоль натрия расходуется 1 ммоль кислорода, и исходя
из допущения, что в процессе эволюции почки энерготраты на перенос натрия не
стали менее эффективными, чем у низших позвоночных, можно понять насколько
возросло расходование энергии почкой, если количество реабсорбированного натрия
увеличилось у высших позвоночных по сравнению с низшими в 20—100 раз. В
процессе естественного отбора эта особенность развития почки удерживалась
именно потому, что она обеспечивала большую стабильность состава внутренней
среды и ее независимость от случайных колебаний во внешней среде.
Так как клубочковая фильтрация осуществляется из
артериальной крови, возрастание объема фильтрации зависело от большего
кровоснабжения почек! У низших позвоночных также возможны ситуации, при которых
необходима усиленная экскреция веществ из крови. Однако обеспечить более
высокий уровень артериального кровоснабжения почки у них было невозможно,
поэтому природа нашла иной выход.
Существенно отметить, что почки
морских костистых рыб, амфибий, рептилии и птиц снабжаются кровью из двух
источников. От аорты к почке подходят артерии, которые дают ветви только
к клубочкам. Эфферентные артериолы клубочков изливают кровь в околоканальцевые
капилляры. В них же поступает кровь и из другого источника — приносящей, ренопортальной
(почечно—воротной) вены. Последняя собирает венозную кровь от задних
конечностей и нескольких вен поясничной области.
Биологическое значение ренопортальной системы состоит в том, что при малом
объеме фильтрации обеспечивается приток крови в околоканальцевые капилляры и
экскреторная функция почки не нарушается, так как эпителий проксимальных
канальцев обладает способностью секретировать из крови в просвет нефрона
некоторые органические вещества, а у морских рыб — и двухвалентные ионы.