💧Выделительная система

Что такое выделительная система

В процессе жизни тело постоянно производит отходы. Одни образуются при переработке пищи, другие — при работе мышц, третьи — при обновлении клеток. Если эти вещества вовремя не удалять, они накапливаются и отравляют организм изнутри. Задача выделительной системы — очищать тело от таких отходов и одновременно удерживать внутреннюю среду в строгих границах.

Слово «выделительная» — от глагола «выделять», то есть «выводить наружу». Ключевое, что стоит понять сразу: выделение в теле — это не один орган, а несколько путей. Лёгкие выводят углекислый газ (продукт дыхания), кожа — часть солей и воды с потом, кишечник — остатки непереваренной пищи. Но главный орган выделения — это почки: они удаляют большинство продуктов обмена и, что не менее важно, управляют составом внутренней среды.

Здесь подробно разбираются именно почки и мочевыводящие пути — то есть мочевыделительная система. Другие пути выделения (кожа, лёгкие, кишечник) рассматриваются в своих разделах, однако работают они по общим принципам: очистить тело и сохранить равновесие. Сравнить их можно в разделе Гомеостаз.

Главный орган: почки

Почки — парный орган: их две, по одной с каждой стороны позвоночника, чуть выше поясницы. Каждая размером примерно с кулак (около 10–12 см в длину и 150 граммов весом) и по форме напоминает боб. Расположены они не в брюшной полости, а позади неё, ближе к спине, — поэтому и говорят, что «застудил поясницу».

Строение почки разобрано в отдельном разделе Почки, но главное стоит назвать сразу. Внутри почка состоит из двух слоёв — наружного, коркового, и внутреннего, мозгового, — а также полости-собирателя, почечной лоханки, куда стекает готовая моча. Над каждой почкой, как шапочка, лежит надпочечник — но это отдельный орган из другой системы, эндокринной. Подробнее — в разделе Надпочечники.

Масштаб работы почек впечатляет. Через них проходит около четверти всей крови, которую каждую минуту выбрасывает сердце, — примерно 1,1–1,2 литра в минуту. За сутки почки профильтровывают около 180 литров жидкости. При этом конечной мочи образуется всего 1–2 литра в сутки — то есть больше 99% отфильтрованного возвращается обратно в кровь. Именно этот возврат и делает почку регулятором, а не просто фильтром.

Как работает фильтр: нефрон

На микроскопическом уровне почка собрана из множества крошечных рабочих единиц — нефронов. В одной почке их около миллиона, и каждый нефрон — это самостоятельный фильтр, в котором и происходит вся «тонкая работа». Подробнее — в разделе Нефрон и фильтрация.

Работа нефрона состоит из трёх последовательных процессов, и их важно различать — именно на них строится всё понимание работы почки.

Первичный фильтрат образуется прямо внутри почки — это было бы невозможно, если бы через нефрон не проходила кровь под давлением. Пройдя все три процесса, моча становится «готовой» и больше не меняется.

Путь мочи: мочевыводящие пути

Готовая моча не выходит сразу — она собирается из всех нефронов и двигается по системе каналов и резервуаров. Эта система называется мочевыводящими путями, и её строение просто и логично, как у водопровода. Подробнее — в разделе Мочевыводящие пути.

• Почечные чашечки и лоханка. Собранная моча стекает в полость почки — лоханку, откуда начинается путь наружу.
• Мочеточники. Две узкие трубки длиной около 25–30 см соединяют почки с мочевым пузырём. Моча движется по ним не под действием силы тяжести, а за счёт волнообразных сокращений стенок — так же, как пища по пищеводу. Именно поэтому моча попадает в пузырь, даже если человек лежит.
• Мочевой пузырь. Мышечный «мешок»-резервуар, где моча накапливается до момента опорожнения. В среднем вмещает около 300–500 мл, но может растягиваться сильнее. Стенка пузыря состоит из особой мышцы — детрузора, которая сокращается при мочеиспускании.
• Мочеиспускательный канал (уретра). Путь от пузыря к выходу. У женщин он короткий (около 3–4 см), у мужчин — длинный (около 18–20 см), так как проходит через предстательную железу. Это объясняет, почему инфекции мочевыводящих путей встречаются у женщин чаще: микробам короче путь до пузыря.

Регуляция мочеиспускания

Мочевой пузырь — не просто пассивный резервуар: выход из него управляется особыми мышечными замыкателями, сфинктерами, и работает это на двух уровнях — непроизвольном и произвольном. Подробнее — в разделе Регуляция мочеиспускания.

Устроено это так. У выхода из пузыря есть внутренний сфинктер (из гладких мышц) — он работает автоматически, без сознательного контроля. Ниже расположен наружный сфинктер (из поперечнополосатых мышц) — этим мы управляем произвольно. Когда пузырь наполняется, рецепторы его стенки посылают сигнал: сначала это ощущается как лёгкое желание, затем как позыв. Центр мочеиспускания в мозге согласует обе «стороны»: он решает, когда разрешить сокращение детрузора и расслабление сфинктеров.

Именно поэтому мочеиспускание — одновременно и рефлекс, и навык. У маленьких детей оно происходит рефлекторно, без контроля; умение удерживать и управлять этим появляется по мере созревания нервной системы. А при повреждениях нервных путей (травмы, некоторые болезни) контроль нарушается — от задержки до непроизвольного выделения. Так мочеиспускание показывает, насколько тесно отдел выделения связан с нервной системой.

Водно-солевой баланс

Одно из важнейших «решений» почки — сколько воды и солей вернуть в кровь. От этого зависит объём крови, её давление и концентрация в ней всех веществ. Почка удерживает равновесие между тем, как жидкость поступает с питьём и едой, и тем, как она выводится. Подробнее — в разделе Водно-солевой баланс.

Управляют этим равновесием специальные гормоны. Два из них стоит назвать:

• АДГ (антидиуретический гормон, или вазопрессин) — «гормон удержания воды». Если тело теряет много жидкости, он заставляет почку возвращать воду обратно в кровь — мочи становится мало и она концентрированная. Если воды в избытке, АДГ снижается, и лишняя вода выводится.
• Альдостерон — гормон, который управляет возвратом натрия и вместе с ним воды. Там, где натрий, — туда идёт вода. Так регулируется объём жидкости в теле и уровень солей.

Понять это проще всего на примере. Если человек не пьёт весь день, объём крови падает, а её концентрация растёт. Почка получает сигнал: удерживать воду. Мочи при этом выделяется мало. Когда же человек выпивает много воды, включается обратная логика — излишек нужно вывести. Именно поэтому работа почек так прямо связана с тем, сколько мы пьём.

Кислотно-щелочной баланс

Кровь человека должна сохранять строго определённую кислотность. Малейший сдвиг в сторону большей кислоты или большей щёлочности опасен, поэтому организм удерживает этот показатель в очень узких границах. За это отвечают два органа — лёгкие и почки. Подробнее — в разделе Кислотно-щелочной баланс.

Работает это так. При обмене веществ образуются кислые продукты. Лёгкие удаляют часть из них в виде углекислого газа — и делают это быстро, за секунды. Но лёгкие справляются не со всем, и остаток работы берут на себя почки: они выводят лишние ионы водорода и одновременно возвращают в кровь бикарбонат (вещество, которое нейтрализует кислоту).

Разница между органами — в скорости. Лёгкие реагируют мгновенно, но умеют работать только с одним видом кислоты. Почки реагируют медленнее (за часы и сутки), но зато удерживают точный баланс постоянно и справляются с самыми разными продуктами обмена. Именно поэтому кислотность крови — область совместной работы дыхания и почек, и оба органа друг друга подстраховывают.

Почки и давление

Почки регулируют не только состав крови, но и её артериальное давление. И это не побочный эффект, а отдельная, очень важная функция. Подробнее — в разделе Почки и давление.

Механизм основан на особом веществе — ренине. Когда почка чувствует, что давление упало или что крови стало слишком мало, она выделяет ренин. Тот запускает цепочку реакций, которая в итоге приводит к сужению сосудов и к задержке воды и соли в теле. И то, и другое поднимает давление.

Почему природа устроила такую зависимость? Потому что давление — это в первую очередь условие работы почек. Вспомните, что фильтрация в нефроне идёт под давлением: если крови приходит мало или напор слаб, фильтр перестаёт справляться. Поэтому почка следит за давлением «по своей нужде», и такая логика одновременно защищает и её работу, и весь организм. Именно поэтому болезни почек часто идут рука об руку с повышенным давлением.

Другие функции почек

Очищение, баланс воды и солей, кислотность, давление — это ещё не всё. У почек есть задачи, далеко выходящие за пределы выделения, и о них знают немногие. Подробнее — в разделе Другие функции почек.

Эти функции объясняют главное: почки встроены в работу всего тела. Именно поэтому, когда почки сдают, проблемы появляются не только с мочой, но и с кровью, костями, давлением и самочувствием в целом.

Что происходит при нарушениях

Поскольку почки и мочевыводящие пути работают в постоянном контакте с кровью и внешней средой, у них есть и характерные проблемы. Общее правило здесь простое: чем раньше заметить сбой, тем легче его исправить.

Важно понимать: многие болезни почек на ранних стадиях протекают незаметно. Они дают о себе знать, когда повреждение уже значительное. Именно поэтому так важен обычный анализ мочи — по нему врач видит то, что человек сам ещё не чувствует.

Связи с другими системами

• Сердечно-сосудистая система: почки регулируют давление и объём крови, а сердце обеспечивает им напор. Отсюда их тесная связь: болезни почек тянут за собой проблемы с давлением, и наоборот. Подробнее — в разделе Сердечно-сосудистая система.
• Эндокринная система: почки работают под управлением гормонов (АДГ, альдостерон), а сами вырабатывают эритропоэтин и активируют витамин D. Надпочечники лежат прямо на почках, хотя относятся к эндокринной системе. Подробнее — в разделе Эндокринная система.
• Кровь: почки очищают кровь от отходов и участвуют в образовании эритроцитов, поэтому состав крови напрямую зависит от их работы. Подробнее — в разделе Кровь.
• Нервная система: мочеиспускание управляется произвольными и непроизвольными механизмами, а почки регулируют объём жидкости, влияя и на давление внутри черепа. Подробнее — в разделе Нервная система.
• Опорно-двигательная система: через активацию витамина D почки влияют на усвоение кальция, а значит — на прочность костей. Подробнее — в разделе Опорно-двигательная система.
• Обмен веществ и энергия: кровь, приходящая к почкам, несёт продукты обмена, а почки удаляют их и участвуют в образовании глюкозы. Подробнее — в разделе Обмен веществ и энергия.

Таким образом, выделительная система — это прежде всего почки и мочевыводящие пути, хотя отходы выводят и другие системы (лёгкие, кожа, кишечник). Почка состоит из миллиона нефронов, в каждом из которых кровь фильтруется, а затем почти всё ценное возвращается обратно — именно поэтому почку называют регулятором, а не просто фильтром. Готовая моча проходит по чашечкам, лоханке, мочеточникам и накапливается в пузыре, откуда выводится под управлением сфинктеров и нервной системы. Помимо очищения, почки удерживают баланс воды и солей, поддерживают кислотность крови, регулируют давление и участвуют в кроветворении и в работе витамина D. Всё это делает почки одним из главных органов равновесия, а их болезни — проблемой для всего тела. Поэтому понять выделительную систему — значит понять, как тело сохраняет постоянство своей внутренней среды.