Отделителната система: От сърцето ти до тоалетната

Едно от най-яките и най-важни неща, които телата ни вършат, е да поддържат хомеостазата. Това е поддържане на стабилна вътрешна среда, независимо къде сме или какво правим. Подлагаме тялото си на какво ли не всеки ден. Постоянно добавяме храна, течности и химикали и постоянно променяме температурата и нивото на активност, но телата ни могат да го понесат. Не е нищо за тях. Всички наши органни системи играят роля в поддържането на хомеостазата. Имам предвид, че това е нещото, което ни държи живи. Но отделителната система, или пикочна система, която включва бъбреците, уретерите, пикочния мехур и уретрата, е златният куотърбек на отбора на хомеостазата. Понеже отделителната система отговаря за поддържането на точните нива вода и разтворени вещества в тялото ти. Това се нарича осморегулация и представлява изхвърлянето на неща, които не ни трябват, като отпадъци от метаболизма. Същевременно ни пази от дехидратация. Това е най-великото балансиращо действие на тялото и тялото ти го извършва в този момент. И постоянно докато си жив. Както при други органни системи, за които говорихме, не всички отделителни системи в царство Животни са еднакви. Различните животни отделят отпадъци по различни начини, в зависимост от еволюционната им история, средата, в която живеят и какви хобита и интереси имат. Тези фактори влияят как едно животно регулира водата. А повечето метаболитни отпадъци трябва да се разтворят във вода, за да се изхвърлят. Проблемът е, че основният отпадъчен метаболитен продукт е амонякът, който идва от разграждането на протеините, и той е доста токсичен. В зависимост от това колко вода е достъпна за животното и колко лесно е за него да си осигури вода и да я погълне, животните превръщат амоняка или в карбамид (урея), или в пикочна киселина. Бозайниците като нас, както и земноводните и някои морски животни като акули и морски костенурки превръщат амоняка в урея – съединение, което се произвежда от амоняк и въглероден диоксид в черния им дроб. Предимството на уреята е нейната ниска токсичност. Може да стои в системите за известно време, без да оказва лош ефект. Но трябва да имаш малко излишна вода наоколо, за да я разтвориш и да се отървеш от нея. Това не е толкова трудно. Имам предвид, пикаенето не е чак такова неудобство... Дали не е? Не и за мен поне. Но ако беше птица, насекомо или гущер в пустинята, щеше да ти е тегаво. Животните, които трябва да са леки, за да летят, или нямат много вода наоколо, превръщат амоняка в пикочна киселина, която може да се отдели като паста. Затова не трябва много вода. Птичи изпражнения – ако нямаш близки наблюдения, следващия път се вгледай. Бялото нещо в птичите изпражнения е пикочна киселина, техният пикоч, а кафявото е акото. След като определихме какво е и какво не е птиче ако, нека се захванем с това как хората изхвърлят всичката урея от кръвта си и в тоалетните. Отделителната система започва с бъбреците. Органите, които вършат тежката работа – от поддържане на тези нива на вода и разтворени вещества в телата ни до контролиране на кръвното налягане. И дори да вършат невероятна работа, няма да ги насолявам сега, но начинът, по който го правят, е малко неефикасен. Те започват с филтриране на няколко течности и разтворените неща вътре от кръвта ти и след това реабсорбират обратно около 99% преди да изпратят навън този 1% под формата на урина. Сериозно, 99% се резорбират. В един обикновен ден бъбреците ти филтрират около 180 литра течност от тялото ти, но само 1,5 литра от това ще бъде изпикано. Повечето от отделителната ти система не е отдадена на отделяне, а на резорбция. Но очевидно системата работи. Все още съм жив, така че не можем да го оспорим. Сега е време да навлезем в детайли как бъбреците вършат всичко това. И е доста яко. Но има много странни думи, така че се приготви. Твоите бъбреци вършат всичката работа, като използват мрежа от малки филтриращи структури, наречени нефрони. Всеки от бъбреците ти има около милион от тях. Ако си размотаеш всички нефрони... не го прави.. но ако ги разплетеш и сложиш един до друг, ще се разпрострат на 80 км. Тук се случва всичката лудост. И за да разберем как работи, ще последваме течението от сърцето ти до тоалетната. Кръвта от сърцето навлиза в бъбреците чрез ренални артерии. И само отбелязвам, когато чуеш думата ренален, значи е нещо свързано с бъбреци. Кръвта се вкарва в система от миниатюрни капиляри и след това навлиза в клъбце от порести капиляри, или гломерул. Това е стартовата точка за един отделен нефрон. Налягането в гломерулите е достатъчно високо, за да изстиска част от течността от кръвта, около 20 процента от нея, в нещо като чашка – бауманова капсула. Това, което се изстисква, вече не е кръв, сега се нарича филтрат. Състои се от вода, урея, по-малки йони и молекули като натрий, глюкоза и аминокиселини. По-големите неща в кръвта като червените кръвни телца и по-големите протеини не се филтрират. Сега филтратът е готов да се преработи от баумановата капсула. Влиза в засукана тръба, т. нар. проксимално извито каналче, което означава, че тръбичката в началото е доста извита. Защо сме толкова зле в именуването? Както и да е, това е първото от две каналчета в нефрона. И тук, заедно с други каналчета, осморегулацията се случва. С всякакви видове специализирани помпи и други видове активен и пасивен транспорт, те реабсорбират вода и разтворени вещества, за да създадат необходимия баланс в тялото ти. В проксималното извито каналче се реабсорбират главно органични разтвори и филтрата, като глюкоза и аминокиселини, и други важни неща, които искаш да задържиш. То също помага да се прихванат отново малко натрий, калий и вода, които ще ни трябват после. Оттук филтратът влиза в примката на Хенле, която е дълъг канал с формата на фиба, преминаващ през двата главни пласта на бъбрека. Най-външният слой е бъбречната кора, където са гломерулите и баумановата капсула, както и двете извити каналчета. Под кората е сърцевината на бъбрека, медулата. Cortex (кората) е латинската дума за кора на дърво. Където и да попаднеш на нея в биологията, значи външната част на нещо. Медулата, от друга страна, значи ядка. Така че знаеш – това е вътрешността. Но преди да разгледаме тази невероятна примка, трябва да направя две неща. Първо, да отида до тоалетната, понеже, знаеш. И второ, биолография! Така че веднага се връщам. Примката на Хенле е открита през 19-и век от немския лекар и анатом Фридрих Густов Якоб Хенле. Сигурен съм, че той е един от онези хора, които не можеш да отвратиш с нищо, защото прекарал голяма част от кариерата си в дисекция на бъбреци, очни ябълки и мозъци. Също е бил голям фен на слуз и гной. Бил е най-важният анатом за времето си. Неговото ръководство по системна човешка анатомия в три тома е приемано за най-добрия анатомичен учебник за времето си. Бил е известен с изтънченото си внимание към детайла и подробните си, дори красиви илюстрации. Той не само открил едноименната примка, основата на бъбречните функции при бозайниците, но също е бил един от първите, възприели непопулярната тогава микробна теория за болестите. Неговият ученик Роберт Кох се счита за един от основателите на микробиологията. Двамата работили заедно, за да формулират постулатите на Хенле-Кох, които до днес остават четирите условия, които трябва да бъдат изпълнени, за да се установи причинно-следствена връзка между микроб и болест. Хенле е дал на света толкова познания за човешкото тяло, че в теб сега има поне 9 неща, които носят името му. От гънки на Хенле през мускулните влакна на сърцето до крипти на Хенле, които са микроскопични джобчета в бялото на очите ти. И също името на кавър групата ми на Cradle of Filth. Добре, време за обобщение. Изстискахме малко филтрат от кръвта и резорбирахме малко важни органични молекули, които искаме да запазим. Но по-голяма част от реабсорбцията се случва тук в примката на Хенле, която прави три наистина важни неща. Първо, извлича повечето необходима ни вода от филтрата, докато преминава през сърцевината. Второ, изпомпва солите, които искаме да задържим при връщането в кората. Трето, докато извършва всичко това, прави сърцевината хипертонична, или супер солена сравнено с филтрата, като създава концентрационен градиент, позволяващ на сърцевината да извлече дори още повече вода за последно от филтрата преди пътуването му към тоалетната. Сложно е и малко напред-назад, но ни позволява на нас, бозайниците, да създаваме урина, която е концентрирана колкото е необходимо, използвайки само количеството вода, което телата ни могат да отделят. Първо, филтратът започва да се спуска по примката. И трябва да знаеш, че мембраната е високо пропусклива по отношение на водата. Не толкова за соли или нещо друго, основно за вода. Сега сравнено с филтрата, тъканта на сърцевината е вече доста солена и докато филтратът се обработва, околната тъкан става доста хипертонична. Колкото по надолу си, толкова по-солено става. И прилагаме всичко, което сме научили за осмозата. Знаеш, че с движението на филтрата надолу, той губи повече и повече вода през мембраната. Когато стигне края на примката, той вече е силно концентриран. Сега филтратът влиза във възходящия край на примката. Тук се случва същото, но наобратно. Мембраната не е пропусклива за вода и вместо това е покрита с каналчета, които транспортират йони като натрий, калий и хлор. Понеже филтратът е толкова сгъстен, той сега е хипертоничен, сравнено с течността извън сърцевината. Докато се изкачва, голямо количество соли започват да го напускат, което прави бъбречната сърцевина наистина, наистина солена. Тази солена медула също създава концентрационен градиент между медулата и филтрата, който ще ни трябва при последната стъпка от правенето на урина. Но първо след като филтратът се е върнал обратно в кората и е извън примката, той влиза във второто извито каналче, т. нар. дистално извито каналче, Докато първото каналче работеше главно за реабсорбцията на органични съединения във филтрата, тук фокусът е върху регулирането на нивата на калий, натрий и калций. Тази работа се извършва главно от помпи и хормони, които регулират процеса реабсорбция. Когато приключи, най-накрая сме извадили от филтрата всичко, което искаме да задържим. И сега той е главно излишна вода, урея и други метаболитни отпадъци. Всичко това се изхвърля през събирателни каналчета, които ги провеждат до сърцевината на бъбрека. Спомни си, медулата е супер солена. Сега още хормони се включват и казват на събирателните каналчета колко порести да направят мембраните. Ако мембраните са твърде порести, повече вода се абсорбира в медулата, което прави урината, да, вече можем да я наречем урина, още по-концентрирана. Един интересен факт. Ако пиеш алкохол, сигурно ти е направило впечатление, че започваш да пикаеш много и урината е бистра. Това е, защото алкохолът пречи на тези хормони, особено на един антидиуретичен хормон, който казва на събирателните каналчета да бъдат много порести и да резорбираш много вода. С всички тези объркани хормони извън строя, започваш да пикаеш всякаква вода, което значи, че се дехидратираш. А това на свой ред – че пътуваш към град Махмурлук. Сега знаеш защо става това. В този момент урината напуска двата бъбрека и потегля надолу към пикочния мехур по уретерите. Като стигне в мехура, урината просто стои и чака да решим кога е време да потърсим тоалетна. Когато това време дойде, малкият сфинктеров мускул се отпуска и освобождава урината от пикочния мехур по уретрата. Това я изпразва, накъдето я насочиш. Ето как работи отделителната система и общо казано как работи за повечето бозайници. Въпреки че има някои модификации въз основа на, повтарям отново, според това къде живеят и какво вършат. Например кенгуровите плъхове, които са малки и сладки и живеят в пустинята, имат най-концентрираната урина от всички животни по земята, защото не могат да загубят ценна вода. Затова имат много дълга примка на Хенле, където се резорбира повечето вода от филтрата. От другата страна на спектъра имаме бобрите. Те имат много къси примки на Хенле, защото са: "Водна реабсорбция, шмодна резоршмация, не виждаш ли какво правя по цял ден?" Сега вече знаеш истинския произход на пикоча.