И я подумала: не рассказать ли людям о том, как работают наши почки.
**************
Начнем с того, что структурно-функциональной единицей почки является нефрон. Нефрон - это многоклеточная конструкция, хоть и мелкоскопическая (не путать с нейроном, который является одиночной клеткой). Каждая почка содержит около миллиона нефронов. Всё, о чем пойдет речь ниже, касается одного отдельно взятого нефрона.
*************
Допустим, у нас есть бульон. Он состоит из водички, соли и белков.
Еще у нас есть хорошая фильтровашка: некая мембрана с очень тонкими порами, сквозь которую без труда просачивается вода и другие мелкие молекулы, а высокомолекулярные соединения не пролезают.
Возьмем стакан, разделим его надвое фильтровашкой, и с одной стороны от фильтровашки нальём наш бульон. Благодаря полупроницаемости фильтра, вода и соль начнут проникать во вторую половину стакана, но белки попасть сюда не смогут. В конечном счете в исходной половине стакана у нас останется концентрированный белковый бульон, а во второй половине - чистая солоноватая водичка.
Именно так работает первая ступень нефрона.
Выглядит это как круглая полая капсула, к которой подведены малюпасенькая артерия и вена. В полости капсулы артерия распадается на множество капилляров с тонкими стенками. Получается такой клубочек тонкостенных сосудов. Стенки капилляров и есть тот самый полупроницаемый фильтр: сквозь них свободно просачивается легкие молекулы, а клетки крови и тяжелые молекулы остаются в кровяном русле. Фильтрат собирается в полости капсулы, а сгущенная кровь уходит по вене.
Главная задача почек - очищать кровь от низкомолекулярных азотных соединений - продуктов белкового обмена (в нашем
Но вот беда: в крови содержится много полезных для организма низкомолекулярных соединений - соль, сахар, аминокислоты, витамины и т.д.т.п. Да и сама вода - ценный ресурс, и сливать её в большом количестве было бы слишком накладно.
А фильтр работает пассивно, и пропускает все мелкие молекулы без разбору. Что делать?
Первичный фильтрат поступает из капсулы в очень длинную трубку и неспешно двигается по ней в сторону выхода (то есть - в сторону почечной лохани); а в это время клетки, выстилающие стенки трубки, активно - с помощью белков-транслоказ - вычерпывают из протекающего мимо раствора ценные на их взгляд молекулы. С транслоказами даже фантазировать ничего специально не пришлось: это типичнейшие для организма белки. Точно такие же транслоказы, например, выкачивают всё самое вкусное из пищи, которую мы едим.
Заметим, что транслоказы сугубо специфичны: каждая из них транспортирует лишь одно какое-то вещество, для которого она предназначена. Есть спец.транслоказы для каждого типа ионов ("ионные помпы"), для аминокислот, для глюкозы и других сахаров, и проч. Поэтому ничего вредного вернуться в кровь не сможет: транслоказ для всяких вредностей природа не придумывала.
Возвращение полезных молекул из первичной мочи в кровь называется реабсорбцией (лат. re обратное + лат. absorptio поглощение, всасывание).
Прежде всего возвращаются аминокислоты и сахара - самое вкусное. Затем откачиваются соли. А для возвращения воды природа придумала красивое "архитектурное" решение.
Трубка расположена не линейно. Удалившись на достаточно большое расстояние от "старта", она изламывается на 180 и дальше проходит параллельно самой себе. Получается очень вытянутая петля с притиснутыми друг к другу коленами. В дальнем колене петли осуществляется самая интенсивная откачка солей. Благодаря откачке, концентрация ионов в пространстве снаружи от трубки растет. А стенки ближнего колена усеяны белками - пассивными водяными "молекулярными каналами". Каналы эти избирательны: по ним может двигаться только вода; зато для этого транспорта не требуется затрат энергии - вода течет сама по градиенту концентрации.
Теперь представим себе раствор соли. Чем большое в нем соли, тем меньше воды на единицу объема, так? При увеличении концентрации соли, снижается концентрация воды. Поэтому когда ионные помпы закачивают в пространство вокруг канала много соли, концентрация воды здесь падает, так? Вода начинает сама бодро стекать сюда отовсюду, где найдутся водяные каналы. Именно так она покидает трубку; а до дальнего колена петли доходит уже сконцентрировавшийся раствор солей, что облегчает работу ионных помп.
Ну, конечно, всю воду без остатка вернуть нельзя. Ведь мочевина и прочие вредности, остающиеся в русле трубки, растворены все в той же воде, и действуют точно так же, как соль: чем выше их концентрация, тем ниже здесь концентрация воды, тем, соответственно, хуже их раствор отдает воду. Поэтому на выходе из трубки мы получаем не порошок мочевины, а так хорошо знакомый всем растворчег желтого цвета.
Этот раствор собирается в почечной лохани, оттуда по мочеточнику стекает в мочевой пузырь и - на волю.
А что касается реабсорбированной из канальцев воды и солей, то они поступают в ту же вену, по которой уходит из первичной капсулы сгущенная кровь. Кровь приобретает почти_исходный вид, потеряв лишь вредные вещества и немного воды, и затем покидает почку.
