تشکیل ادرار و تخلیه آن

7 مفهوم در این درس

آزمونک سریع

با چند پرسش تصادفی، آمادگی‌ات را بسنج

در حال آماده‌سازی آزمونک…

ساختار و بخش‌های نفرون (گردیزه)

کلیه از واحدهای عملکردی به نام نفرون (گردیزه) تشکیل شده است. هر نفرون شامل بخش‌های مختلفی است که ادرار در آن‌ها تشکیل می‌شود. اولین بخش نفرون، ساختاری قیف‌مانند به نام کپسول بومن است که شبکه مویرگی کلافک (گلومرول) را احاطه کرده است. کپسول بومن دارای دو دیواره بیرونی و درونی است.

دیواره بیرونی کپسول بومن از یاخته‌های سنگفرشی ساده تشکیل شده است، در حالی که دیواره درونی دارای یاخته‌های اختصاصی به نام پودوسیت (یاخته‌های پادار) است.

پس از کپسول بومن، ادرار در حال تشکیل به ترتیب از لوله پیچ‌خورده نزدیک، لوله هنله (ساختار U شکل) و در نهایت لوله پیچ‌خورده دور عبور می‌کند. لوله پیچ‌خورده نزدیک ضخیم‌تر از بخش ابتدایی لوله هنله است. در انتهای مسیر، چندین نفرون به یک مجرای جمع‌کننده متصل می‌شوند که محتویات را به سمت لگنچه هدایت می‌کند. توجه داشته باشید که طبق تعریف علمی، مجرای جمع‌کننده جزئی از نفرون محسوب نمی‌شود.

برای مثال، در هرم‌های کلیه، لوله‌های هنله و مجاری جمع‌کننده در کنار هم قرار دارند و رأس هرم‌ها به سمت لگنچه است تا ادرار نهایی را به آن تخلیه کنند.

واژگان کلیدی

نفرون (گردیزه)
واحد عملکردی کلیه که شامل کپسول بومن و بخش‌های لوله‌ای است.
پودوسیت
یاخته‌های زوائدداری در دیواره درونی کپسول بومن که با ایجاد شکاف‌های تراوشی در فیلتراسیون خون نقش دارند.
لگنچه
ساختار قیف‌مانندی در مرکز کلیه که ادرار نهایی را از مجاری جمع‌کننده دریافت کرده و به میزنای می‌فرستد.

اشتباه‌های رایج

  • اشتباه گرفته نشود: کپسول بومن و لگنچه هر دو قیف‌مانند هستند، اما تراوش فقط در کپسول بومن انجام می‌شود.
  • این باور که مجرای جمع‌کننده جزئی از نفرون است غلط است؛ چندین نفرون به یک مجرای جمع‌کننده می‌ریزند.

جمع‌بندی این مفهوم

  • نفرون شامل کپسول بومن، لوله پیچ‌خورده نزدیک، لوله هنله و لوله پیچ‌خورده دور است.
  • کپسول بومن شامل پودوسیت‌ها در لایه درونی و یاخته‌های سنگفرشی در لایه بیرونی است.
  • ساختار لوله هنله به شکل حرف U بوده و در بخش‌های مرکزی (هرم‌ها) دیده می‌شود.
  • مایع درون نفرون، ادرار در حال تشکیل (تراوشه) نام دارد و فقط پس از خروج از لوله جمع‌کننده «ادرار» نامیده می‌شود.
  • لگنچه اولین محلی است که ترکیب نهایی ادرار را دریافت کرده و آن را به میزنای منتقل می‌کند.

نکتهٔ تکمیلی

جالب است بدانید که در هر کلیه انسان حدود یک میلیون نفرون وجود دارد! اگر تمام لوله‌های نفرون‌های یک کلیه را پشت سر هم قرار دهیم، طولی بیش از ۸۰ کیلومتر پیدا می‌کنند. این شبکه عظیم لوله‌ای باعث می‌شود کلیه‌ها بتوانند در هر شبانه‌روز حدود ۱۸۰ لیتر مایع را تصفیه کنند، در حالی که تنها حدود ۱.۵ لیتر آن به صورت ادرار دفع می‌شود.

شبکه‌های مویرگی کلیه و فشار تراوشی

در هر کلیه دو شبکه مویرگی متوالی وجود دارد. شبکه اول (کلافک یا گلومرول) بین دو سرخرگ آوران و وابران قرار گرفته است. سرخرگ آوران خون را به کلافک می‌آورد و سرخرگ وابران آن را خارج می‌کند. نکته کلیدی در عملکرد این بخش، بیشتر بودن قطر سرخرگ آوران نسبت به سرخرگ وابران است که باعث افزایش فشار خون درون کلافک می‌شود.

عامل اصلی تراوش در کلافک، فشار خون ناشی از انقباض بطن چپ قلب است و یاخته‌های کلیوی برای تراوش انرژی مصرف نمی‌کنند.

پس از خروج خون از کلافک، سرخرگ وابران به شبکه مویرگی دوم (دور لوله‌ای) ختم می‌شود که لوله‌های نفرون را احاطه کرده است. در کلافک تنها فرایند تراوش انجام می‌شود، اما در شبکه دوم، فرایندهای بازجذب و ترشح صورت می‌گیرند. در طول هر دو شبکه مویرگی، فشار خون به تدریج کاهش می‌یابد. همچنین به دلیل خروج خوناب (پلاسما) در مرحله تراوش، غلظت پروتئین‌های خون در سرخرگ وابران بیشتر از سرخرگ آوران است.

ویژگی شبکه اول (کلافک) شبکه دوم (دور لوله‌ای)
وظیفه اصلی تراوش بازجذب و ترشح
نوع مویرگ منفذدار منفذدار
محل قرارگیری داخل کپسول بومن اطراف لوله‌های نفرون

واژگان کلیدی

تراوش (فیلتراسیون)
خروج آب و مواد محلول کوچک از کلافک به کپسول بومن بر اساس اندازه و فشار خون.
سرخرگ آوران
رگی که خون را به کلافک می‌آورد و قطر آن بیشتر از سرخرگ وابران است.
غشای پایه
لایه ضخیم و بدون منفذی که مویرگ‌های منفذدار کلافک و پودوسیت‌ها را احاطه کرده و مانع خروج پروتئین‌های درشت می‌شود.

اشتباه‌های رایج

  • اشتباه رایج: تصور اینکه تراوش با انرژی ATP کلیه انجام می‌شود؛ در حالی که تراوش غیرفعال و وابسته به فشار قلب است.
  • اشتباه در جهت: مواد در تراوش فقط وارد نفرون می‌شوند، اما در بازجذب از نفرون خارج و وارد خون می‌شوند.
  • غلط: تصور اینکه پروتئین‌های خون طی تراوش وارد نفرون می‌شوند (در فرد سالم، پروتئین‌ها تراوش نمی‌شوند).

جمع‌بندی این مفهوم

  • تفاوت قطر سرخرگ آوران و وابران باعث ایجاد فشار خون بالا در کلافک جهت انجام تراوش می‌شود.
  • تراوش فرآیندی غیرفعال و بر اساس اندازه ذرات است که در کپسول بومن اتفاق می‌افتد.
  • غشای پایه مویرگ‌های کلیه ضخیم است و مانع خروج مولکول‌های درشت مثل پروتئین‌ها می‌شود.
  • شبکه مویرگی دور لوله‌ای برخلاف کلافک، در جابه‌جایی مواد به سمت خون (بازجذب) نقش دارد.
  • هرگونه کاهش فشار خون (مثل تنگ شدن سرخرگ آوران) منجر به کاهش میزان تراوش و تشکیل ادرار می‌شود.

نکتهٔ تکمیلی

ساختار مویرگ‌های کلافک کلیه بسیار منحصر به فرد است. این تنها جایی در بدن است که مویرگ‌ها بین دو سرخرگ قرار گرفته‌اند (سرخرگ آوران و وابران). در سایر نقاط بدن، مویرگ‌ها معمولاً بین یک سرخرگ و یک سیاهرگ قرار دارند. این طراحی ویژه مهندسی بدن برای ثابت نگه داشتن فشار بالا جهت تصفیه مداوم خون است.

بازجذب و ترشح در ادرارسازی

پس از مرحله تراوش، مایع وارد بخش‌های لوله‌ای نفرون می‌شود. در لوله پیچ‌خورده نزدیک، بیشترین مقدار بازجذب مواد (مانند گلوکز و آمینواسیدها) انجام می‌شود. یاخته‌های این بخش مکعبی بوده و دارای ریزپرزهای فراوانی هستند که سطح بازجذب را به شدت افزایش می‌دهند. این یاخته‌ها دارای میتوکندری‌های فراوانی (برای تأمین ATP) و ریزکیسه‌هایی در نزدیکی سطح رأسی خود هستند.

بازجذب یعنی بازگشت مواد مفید از نفرون به خون، در حالی که ترشح یعنی خروج مواد زائد از خون یا یاخته‌های نفرون به داخل مجرای لوله.

ترشح و تراوش هم‌جهت هستند (هر دو مواد را وارد نفرون می‌کنند) و برخلاف جهت بازجذب عمل می‌کنند. بازجذب می‌تواند فعال (مصرف ATP) یا غیرفعال (مثل اسمز آب) باشد. در لوله هنله، جهت جریان مایع درون لوله همیشه برخلاف جهت جریان خون در مویرگ‌های اطراف آن است که به بازجذب کارآمدتر کمک می‌کند. فرآیندهای بازجذب و ترشح تا انتهای مجرای جمع‌کننده ادرار ادامه می‌یابند.

برای مثال، گلوکز و آمینواسیدها پس از تراوش، در لوله پیچ‌خورده نزدیک به طور کامل بازجذب شده و به خون برمی‌گردند؛ بنابراین در ادرار فرد سالم گلوکز دیده نمی‌شود.

واژگان کلیدی

بازجذب
فرآیند انتقال مواد مفید (آب، گلوکز، یون‌ها) از نفرون به شبکه مویرگی دور لوله‌ای.
ترشح
انتقال فعال یا غیرفعال مواد زائد (داروها، سموم، یون هیدروژن) از خون یا یاخته‌های نفرون به مجرای ادراری.
ریزپرز
چین‌خوردگی‌های غشای رأسی یاخته‌های لوله پیچ‌خورده نزدیک که سطح تماس را برای بازجذب زیاد می‌کنند.

اشتباه‌های رایج

  • اشتباه: تصور اینکه بازجذب همیشه فعال است؛ بازجذب آب همیشه غیرفعال (اسمز) است.
  • غلط: این فکر که ترشح فقط مواد دفعی خون را وارد نفرون می‌کند؛ یاخته‌های نفرون هم خودشان می‌توانند موادی را ترشح کنند.
  • اشتباه: تصور اینکه ریزپرز در همه جای نفرون وجود دارد؛ ریزپرز فقط در لوله پیچ‌خورده نزدیک دیده می‌شود.

جمع‌بندی این مفهوم

  • بیشترین بازجذب مواد در لوله پیچ‌خورده نزدیک به کمک یاخته‌های ریزپرزدار انجام می‌گیرد.
  • ترشح و تراوش مواد را وارد نفرون می‌کنند، اما بازجذب مواد را از نفرون خارج می‌کند.
  • بازجذب آب همواره غیرفعال و تحت تاثیر فشار اسمزی است، اما بازجذب گلوکز فعال است.
  • یاخته‌های لوله پیچ‌خورده نزدیک دارای میتوکندری فراوان جهت تأمین انرژی بازجذب فعال هستند.
  • سیستم جریان متقابل (مخالف) بین خون و ادرار در لوله هنله به افزایش کارایی تبادل مواد کمک می‌کند.

نکتهٔ تکمیلی

ساختار یاخته‌های لوله پیچ‌خورده نزدیک شباهت جالبی به یاخته‌های پوششی روده باریک دارد؛ هر دو دارای ریزپرزهای فراوان برای افزایش سطح جذب هستند. با این تفاوت که یاخته‌های روده استوانه‌ای هستند اما یاخته‌های نفرون مکعبی شکل‌اند. این یک مثال عالی از همبستگی ساختار و عملکرد در زیست‌شناسی است: هر جا نیاز به جذب حداکثری باشد، ریزپرزها ظاهر می‌شوند!

دفع مواد زائد نیتروژن‌دار و تنظیم pH

مواد دفعی نیتروژن‌دار حاصل تجزیه آمینواسیدها و نوکلئیک‌اسیدها (دنا و رنا) هستند. محصول اولیه تجزیه آمینواسیدها، آمونیاک بسیار سمی است. کبد آمونیاک را با دی‌اکسید کربن ترکیب کرده و به اوره تبدیل می‌کند که سمیت کمتری دارد. اوره فراوان‌ترین ماده دفعی آلی در ادرار انسان است که انحلال‌پذیری بالایی در آب دارد.

بیماری نقرس بر اثر رسوب بلورهای اوریک اسید (نه اوره) در مفاصل ایجاد می‌شود که درد و التهاب شدیدی به همراه دارد.

کلیه‌ها نقش حیاتی در تنظیم pH خون (هم‌ایستایی) دارند. اگر خون اسیدی شود (کاهش pH)، کلیه‌ها ترشح یون هیدروژن (H+) را افزایش و بازجذب بیکربنات (HCO3-) را زیاد می‌کنند. برعکس، در صورت قلیایی شدن خون (افزایش pH)، دفع بیکربنات از طریق ادرار افزایش می‌یابد.

برای مثال، در هنگام ورزش شدید هوازی به دلیل تجمع دی‌اکسید کربن و اسیدی شدن خون، کلیه‌ها با ترشح یون هیدروژن بیشتر مانع از افت pH محیط داخلی می‌شوند.

واژگان کلیدی

اوره
ماده دفعی آلی که در کبد تولید شده و انحلال‌پذیری زیادی در آب دارد.
اوریک اسید
ماده دفعی حاصل از تجزیه اسیدهای نوکلئیک با انحلال‌پذیری کم که تجمع آن باعث نقرس یا سنگ کلیه می‌شود.
هم‌ایستایی (هومئوستازی)
حفظ پایداری شرایط داخلی بدن، از جمله تنظیم فشار اسمزی و pH خون توسط کلیه‌ها.

اشتباه‌های رایج

  • اشتباه: تصور اینکه اوره در کلیه تولید می‌شود؛ کبد محل تولید اوره و کلیه محل دفع آن است.
  • غلط: این باور که نقرس ناشی از اوره است؛ علت نقرس اوریک اسید است.
  • اشتباه: تصور اینکه کاهش pH یعنی قلیایی شدن؛ کاهش pH به معنای اسیدی شدن است.

جمع‌بندی این مفهوم

  • آمونیاک محصول سمی تجزیه پروتئین‌هاست که در کبد به اوره (کم‌سم‌تر) تبدیل می‌شود.
  • اوریک اسید انحلال‌پذیری کمی دارد و رسوب آن در مفاصل باعث التهاب نقرس می‌شود.
  • کلیه‌ها با ترشح یون H+ در شرایط اسیدی و دفع بیکربنات در شرایط قلیایی، pH خون را تنظیم می‌کنند.
  • حدود ۹۵ درصد حجم ادرار را آب تشکیل می‌دهد و تعادل آب برای تنظیم فشار اسمزی ضروری است.
  • ترکیبات نیتروژن‌دار ادرار علاوه بر مواد دفعی، شامل آمینواسیدهای تراوش شده نیز هستند که باید بازجذب شوند.

نکتهٔ تکمیلی

جالب است بدانید که نوع ماده دفعی نیتروژن‌دار در جانوران به محیط زندگی آن‌ها بستگی دارد. ماهی‌ها آمونیاک دفع می‌کنند چون آب فراوانی برای رقیق کردن آن دارند. پرندگان و خزندگان اوریک اسید دفع می‌کنند تا آب بدنشان حفظ شود و پستانداران اوره دفع می‌کنند که حالتی میان‌بر برای حفظ آب و دفع سمیت است. این یک سازگاری تکاملی شگفت‌انگیز است!

بیماری‌های دیابت و تنظیم هورمونی کلیه

کلیه‌ها تحت تأثیر هورمون‌های مختلفی قرار دارند که حجم و غلظت ادرار را تنظیم می‌کنند. هورمون ضد ادراری (ADH) که در هیپوتالاموس تولید و از هیپوفیز پسین ترشح می‌شود، با افزایش بازجذب آب در کلیه، موجب غلیظ شدن ادرار و افزایش حجم و فشار خون می‌گردد. کمبود این هورمون منجر به بیماری دیابت بی‌مزه می‌شود.

در دیابت بی‌مزه، ادرار بسیار رقیق، فشار اسمزی ادرار کم و فشار اسمزی خون به دلیل کم‌آبی بالا است، اما برخلاف دیابت شیرین، میزان قند خون طبیعی است.

در دیابت شیرین، قند خون چنان بالا می‌رود که کلیه قادر به بازجذب تمام گلوکز تراوش شده نیست و گلوکز در ادرار ظاهر می‌شود. این امر به علت خاصیت اسمزی گلوکز، باعث خروج آب زیاد از بدن (تَکرر ادرار) و تشنگی شدید می‌شود. همچنین هورمون اریتروپویتین که از کلیه و کبد ترشح می‌شود، مغز استخوان را برای تولید گویچه‌های قرمز تحریک می‌کند.

برای مثال، در یک روز گرم تابستانی با تعریق زیاد، ترشح ADH افزایش می‌یابد تا آب بدن حفظ شود و در نتیجه ادرار تیره و غلیظ ایجاد می‌شود.

واژگان کلیدی

دیابت بی‌مزه
بیماری ناشی از کمبود یا عدم پاسخ به هورمون ضد ادراری که علائم آن دفع ادرار رقیق و فراوان است.
دیابت شیرین
بیماری ناشی از ترشح ناقص یا مقاومت به انسولین که منجر به افزایش قند خون و ظهور گلوکز در ادرار می‌شود.
اریتروپویتین
هورمونی که در پاسخ به کاهش اکسیژن خون از کلیه و کبد ترشح شده و تولید گلبول قرمز را افزایش می‌دهد.

اشتباه‌های رایج

  • اشتباه: این فکر که در همه‌ی انواع دیابت قند خون بالا است؛ در دیابت بی‌مزه قند خون کاملاً نرمال است.
  • غلط: تصور اینکه ADH بازجذب سدیم را زیاد می‌کند؛ ADH مستقیماً فقط بر بازجذب آب اثر دارد.
  • اشتباه: این باور که دیابت بی‌مزه فقط با نوشیدن آب درمان می‌شود؛ این بیماری اختلال در توازن یون‌ها و آب است و نیاز به درمان تخصصی دارد.

جمع‌بندی این مفهوم

  • هورمون ADH با افزایش نفوذپذیری لوله‌های جمع‌کننده به آب، حجم ادرار را کاهش و فشار خون را افزایش می‌دهد.
  • در هر دو نوع دیابت، دفع آب کلیه افزایش یافته و مرکز تشنگی در هیپوتالاموس تحریک می‌شود.
  • دیابت شیرین ناشی از گلوکز بالا است اما دیابت بی‌مزه ناشی از نقص در هورمون ADH است.
  • کلیه با ترشح هورمون اریتروپویتین در تولید گویچه‌های قرمز و تنظیم ظرفیت حمل اکسیژن خون نقش دارد.
  • تجزیه پروتئین‌ها و چربی‌ها در دیابت شیرین می‌تواند منجر به تولید محصولات اسیدی و کاهش pH خون شود.

نکتهٔ تکمیلی

نام "دیابت" از یک واژه یونانی به معنای "عبور کردن" (مثل ادرار کردن زیاد) گرفته شده است. در گذشته پزشکان برای تشخیص نوع دیابت، ادرار بیمار را می‌چشیدند! اگر ادرار شیرین بود (به دلیل گلوکز)، دیابت شیرین یا مِلیتوس (به معنای عسل) و اگر بی‌مزه بود، دیابت اینسیپیدوس یا بی‌مزه نامیده می‌شد. خوشبختانه امروزه آزمایش‌های پیشرفته فشار اسمزی جایگزین آن روش قدیمی شده است!

مجاری ادراری و تخلیه ادرار

ادرار نهایی از لگنچه وارد میزنای (حالب) می‌شود. میزنای‌ها لوله‌های ماهیچه‌ای هستند که با حرکات کرمی ادرار را به سمت مثانه می‌برند. میزنای‌ها از روی انشعابات آئورت عبور کرده و از سطح پشتی به مثانه متصل می‌شوند. کلیه محتویات خود را به بخشی تخلیه می‌کند که توانایی انجام حرکات کرمی شکل را دارد.

دریچه در محل اتصال میزنای به مثانه از جنس بافت پوششی (مخاط مثانه) بوده و فاقد ماهیچه است تا مانع برگشت ادرار به میزنای شود.

مثانه کیسه‌ای ماهیچه‌ای (از نوع صاف) است که ادرار را موقتاً ذخیره می‌کند. با افزایش حجم ادرار و کشیدگی دیواره مثانه، سازوکار تخلیه فعال می‌شود. ادرار برای خروج از بدن از میزراه (پیشابراه) و دو بنداره عبور می‌کند. بنداره داخلی میزراه از نوع ماهیچه صاف و غیرارادی است، اما بنداره خارجی از نوع ماهیچه مخطط و ارادی می‌باشد. این مکانیسم مشابه وجود دو بنداره در انتهای راست‌روده برای دفع مدفوع است.

بنداره نوع ماهیچه نوع کنترل
داخلی میزراه صاف غیرارادی
خارچی میزراه مخطط ارادی (پس از کودکی)
پیلور معده صاف غیرارادی

واژگان کلیدی

میزنای (حالب)
لوله‌ای که با حرکات کرمی، ادرار را از کلیه به مثانه منتقل می‌کند.
میزراه (پیشابراه)
مجاری انتهایی که ادرار را از مثانه به محیط خارج هدایت می‌کند.
بنداره (اسفنکتر)
ماهیچه‌های حلقوی که باز و بسته شدن مجاری را کنترل می‌کنند.

اشتباه‌های رایج

  • اشتباه: تصور اینکه دریچه میزنای به مثانه ماهیچه‌ای است؛ این دریچه فقط یک چین‌خوردگی مخاطی است.
  • غلط: میزنای‌ها از سطح شکمی به مثانه وصل می‌شوند؛ در حالی که از سطح پشتی متصل هستند.
  • اشتباه: با بنداره داخلی و خارجی میزراه، کنترل ادرار از همان ابتدا ارادی است؛ کنترل ارادی (بنداره خارجی) با تکامل مغز در دوران کودکی ایجاد می‌شود.

جمع‌بندی این مفهوم

  • ادرار در میزنای به کمک حرکات کرمی ماهیچه‌های صاف جدار آن حرکت می‌کند.
  • مثانه یک اندام ماهیچه‌ای (صاف) است که ادرار را تا زمان تخلیه ذخیره می‌کند.
  • در محل اتصال میزنای به مثانه، دریچه‌ای غیرماهیچه‌ای مانع از بازگشت ادرار می‌شود.
  • تخلیه ادرار شامل باز شدن پیاپی بنداره داخلی (غیرارادی) و بنداره خارجی (ارادی) است.
  • در مردان، میزراه مسیر مشترک دفع ادرار و مایع منی است، اما مثانه جزو دستگاه تناسلی نیست.

نکتهٔ تکمیلی

شاید جالب باشد بدانید چرا وقتی استرس دارید یا می‌ترسید، احساس نیاز به دستشویی پیدا می‌کنید! این به دلیل واکنش "جنگ یا گریز" سیستم عصبی سمپاتیک است. در این حالت، بدن می‌خواهد بارهای اضافی (مثل ادرار موجود در مثانه) را تخلیه کند تا سبک‌تر شود و تمام انرژی خود را صرف عضلات حرکتی کند. همچنین استرس باعث منقبض شدن ماهیچه‌های شکمی شده که فشار بیشتری به مثانه وارد می‌کنند!

سایر بیماری‌ها و تنظیمات متابولیک

علاوه بر فرایندهای اصلی ادرارسازی، کلیه‌ها در تعامل با سایر اندام‌ها مانند کبد وظایف گسترده‌تری دارند. کبد با تبدیل آمونیاک به اوره، بار سمی خون را کاهش می‌دهد؛ اختلال در کبد می‌تواند باعث انباشته شدن آمونیاک و آسیب به مغز شود. همچنین بیماری‌هایی مانند نقرس ناشی از اختلال در دفع اوریک اسید توسط کلیه‌ها هستند.

آسیب گلومرولی باعث نشت پروتئین‌های بزرگ به ادرار می‌شود که نتیجه آن کاهش فشار اسمزی خون و نشت مایع به بافت‌ها (خیز یا اِدِم) است.

تنظیم اسمزی تنها توسط هورمون‌ها انجام نمی‌شود؛ مرکز تشنگی در هیپوتالاموس با تحریک احساس نیاز به نوشیدن آب، نقش مستقیمی در حفظ تعادل آب بدن دارد. همچنین در افراد دیابتی، بدن به دلیل ناتوانی در استفاده از گلوکز، به تجزیه پروتئین‌ها و چربی‌ها روی می‌آورد که منجر به تولید محصولات اسیدی (اسیدوز) شده و کلیه‌ها را مجبور به مصرف انرژی بیشتر برای دفع یون هیدروژن می‌کند.

برای مثال، مصرف برخی آنتی‌بیوتیک‌ها در صورت نارسایی کلیه می‌تواند خطرناک باشد، زیرا کلیه نمی‌تواند آن‌ها را دفع کند و غلظت دارو در خون به سطح سمی می‌رسد.

واژگان کلیدی

اِدِم (خیز)
تجمع مایع در فضای بین‌یاخته‌ای که می‌تواند ناشی از کاهش پروتئین‌های خون یا نارسایی کلیه باشد.
آمونیاک
ماده معدنی سمی حاصل از تجزیه آمینواسیدها که باید در کبد به اوره تبدیل شود.
گاسترین
هورمون معده که با افزایش ترشح اسید، غیرمستقیم بر pH خون و در نتیجه عملکرد کلیه اثر می‌گذارد.

اشتباه‌های رایج

  • اشتباه: این فکر که ادم فقط ناشی از بیماری کلیوی است؛ اختلال در مویرگ‌های لنفی هم همان علائم ادم را ایجاد می‌کند.
  • غلط: تصور اینکه کبد و کلیه هر دو آمونیاک را به اوره تبدیل می‌کنند؛ فقط کبد این توانایی را دارد.
  • اشتباه: تصور اینکه رسوب بلورهای اوریک اسید همیشه ناشی از آسیب بافتی است؛ این رسوب به دلیل غلظت بالای خون و انحلال‌پذیری کم آن رخ می‌دهد.

جمع‌بندی این مفهوم

  • کبد با سنتز اوره از آمونیاک و دی‌اکسید کربن، به دفع ایمن نیتروژن کمک می‌کند.
  • اختلال در دفع اوریک اسید منجر به بیماری‌های التهابی مثل نقرس در مفاصل می‌شود.
  • کاهش پروتئین‌های خون (ناشی از نشت گلومرولی) عامل مهم بروز خیز در بدن است.
  • مرکز تشنگی در هیپوتالاموس با دریافت سیگنال‌های فشار اسمزی، رفتار نوشیدن را تنظیم می‌کند.
  • در دیابت شیرین، تجزیه مواد آلی برای جبران انرژی، تعادل اسید و باز بدن را مختل می‌کند.

نکتهٔ تکمیلی

جالب است بدانید کبد و کلیه از نظر موقعیت مکانی با هم هماهنگ هستند. کبد در سمت راست و بالای شکم قرار دارد و به دلیل حجم بزرگ کبد، کلیه سمت راست کمی پایین‌تر از کلیه سمت چپ قرار گرفته است. همچنین میزنای سمت راست به همین دلیل کوتاه‌تر از میزنای سمت چپ است. این یکی از مثال‌های زیبای اشغال فضا و چیدمان دقیق اندام‌ها در داخل شکم است.

خلاصهٔ درس

کلیه؛ کارخانه‌ای در مشت!

Biology · Kidney & Urine Formation

ساختار نفرون؛ واحد کار کلیه

  • هر کلیه ≈ یک میلیون نفرون دارد؛ مجموع لوله‌هایش > ۸۰ کیلومتر
  • مسیر: کپسول بومن ← لوله نزدیک ← هنله (U‌شکل) ← لوله دور
  • دیواره درونی کپسول بومن از «پودوسیت» (یاخته پادار) است؛ بیرونی سنگفرشی
  • مجرای جمع‌کننده جزء نفرون نیست؛ چند نفرون به یکی می‌ریزند
  • مایع درون لوله «تراوشه» است؛ فقط پس از خروج از مجرا «ادرار» نام می‌گیرد
نفرون (Nephron)
واحد عملکردی کلیه؛ شامل کپسول بومن و لوله‌های سه‌گانه

نکته: لگنچه و کپسول بومن هر دو قیف‌مانند‌اند، اما تراوش فقط در کپسول بومن رخ می‌دهد — اشتباه کنکوری رایج!

تراوش؛ آغاز ساخت ادرار

  • قطر آوران > وابران ← فشار خون در کلافک بالا می‌رود
  • تراوش غیرفعال است؛ انرژی کلیه مصرف نمی‌شود — فشار قلب کافی است
  • غشای پایه ضخیم مانع عبور پروتئین‌ها می‌شود
  • کلافک فقط تراوش دارد؛ بازجذب و ترشح در شبکه مویرگی دوم است
  • کاهش فشار خون ← کاهش تراوش ← ادرار کمتر
سرخرگ آوران (Afferent Arteriole)
رگ ورودی کلافک؛ قطرش بیش از سرخرگ وابران است

نکته: کلافک تنها جای بدن است که مویرگ‌ها بین دو سرخرگ قرار دارند — نه سرخرگ و سیاهرگ!

بازجذب و ترشح در لوله‌های نفرون

  • بیشترین بازجذب در لوله نزدیک: گلوکز و آمینواسید کاملاً برمی‌گردند
  • یاخته‌های لوله نزدیک مکعبی + ریزپرزدار + میتوکندری فراوان
  • بازجذب آب همیشه غیرفعال (اسمز)؛ بازجذب گلوکز فعال (مصرف ATP)
  • ترشح و تراوش هم‌جهت‌اند: هر دو مواد را وارد نفرون می‌کنند؛ بازجذب برعکس
  • جریان متقابل خون و ادرار در هنله — بازجذب کارآمدتر
ریزپرز (Microvilli)
چین‌خوردگی غشای رأسی لوله نزدیک؛ سطح بازجذب را چند برابر می‌کند

نکته: ریزپرز لوله نزدیک شبیه روده باریک است، اما یاخته‌ها مکعبی‌اند نه استوانه‌ای — «سطح بیشتر = جذب بیشتر» یکی است.

دفع نیتروژن، pH و ادم

  • آمونیاک → کبد آن را با CO₂ ترکیب → اوره (کم‌سم‌تر و محلول در آب)
  • اوریک اسید انحلال‌پذیری کم دارد؛ رسوبش در مفاصل = نقرس
  • خون اسیدی ← کلیه H⁺ بیشتر ترشح + HCO₃⁻ بیشتر بازجذب می‌کند
  • آسیب گلومرولی ← پروتئین وارد ادرار ← فشار اسمزی خون ↓ ← خیز (ادم)
  • ۹۵٪ حجم ادرار آب است؛ بقیه اوره، یون‌ها و مواد دفعی
اوره (Urea)
ماده دفعی آلی اصلی ادرار؛ در کبد ساخته می‌شود، در کلیه دفع می‌شود

نکته: ماهی آمونیاک، پرنده اوریک اسید، پستاندار اوره دفع می‌کند — نوع ماده دفعی با محیط هماهنگ است.

هورمون‌ها، دیابت و مجاری تخلیه

  • ADH (هیپوتالاموس ساخته، هیپوفیز پسین ترشح) ← بازجذب آب ↑ ← ادرار غلیظ
  • دیابت بی‌مزه: کمبود ADH — ادرار رقیق، قند خون نرمال
  • دیابت شیرین: گلوکز در ادرار ← اسمز ← تکرر ادرار و تشنگی شدید
  • میزنای با حرکات کرمی ادرار را به مثانه می‌برد (اتصال از سطح پشتی)
  • بنداره داخلی صاف/غیرارادی؛ بنداره خارجی مخطط/ارادی
ADH (هورمون ضد ادراری)
تنظیم‌کننده حجم ادرار از طریق بازجذب آب در لوله جمع‌کننده

نکته: اریتروپویتین از کلیه و کبد ترشح می‌شود و مغز استخوان را برای ساخت گلبول قرمز تحریک می‌کند.

نکات کلیدی — تله‌های کنکوری

  • اوره در کبد ساخته می‌شود نه کلیه؛ کلیه فقط آن را دفع می‌کند
  • نقرس از اوریک اسید است نه اوره — دو ماده دفعی کاملاً متفاوت
  • در دیابت بی‌مزه قند خون نرمال است؛ فقط ADH کم یا بی‌اثر است
  • ADH فقط بازجذب آب را تنظیم می‌کند، نه سدیم را
  • دریچه میزنای به مثانه ماهیچه‌ای نیست — فقط یک چین مخاطی است
  • مجرای جمع‌کننده جزء نفرون نیست؛ کپسول بومن و لگنچه هر دو قیف‌شکل‌اند اما تراوش فقط در کپسول است

یک تست از این درس

خودت را بسنج

در ارتباط با هورمون‌های موثر بر بازجذب مواد و حجم ادرار در یک انسان بالغ و سالم، کدام مورد درست است؟

  1. هورمون ضدادراری (ADH) برخلاف آلدوسترون، به طور مستقیم نفوذپذیری یاخته‌های کلیه را به آب افزایش می‌دهد، هورمون آلدوسترون با کاهش بازجذب فعال یون‌های سدیم، فشار اسمزی را تنظیم کرده و آب را اسمزی بازجذب می‌کند و کاهش غیرطبیعی ترشح هورمون ضدادراری، با کاهش بازجذب آب سبب ایجاد ادرار بسیار رقیق در حجم بالا می‌شود.
  2. هورمون ضدادراری (ADH) برخلاف آلدوسترون، به طور مستقیم نفوذپذیری یاخته‌های کلیه را به آب افزایش می‌دهد، هورمون آلدوسترون با افزایش بازجذب فعال یون‌های سدیم، فشار اسمزی را تنظیم کرده و آب را اسمزی بازجذب می‌کند و کاهش غیرطبیعی ترشح هورمون ضدادراری، با کاهش بازجذب آب سبب ایجاد ادرار بسیار رقیق در حجم بالا می‌شود.
  3. هورمون ضدادراری (ADH) همانند آلدوسترون، به طور مستقیم نفوذپذیری یاخته‌های کلیه را به آب افزایش می‌دهد، هورمون آلدوسترون با افزایش بازجذب فعال یون‌های سدیم، فشار اسمزی را تنظیم کرده و آب را اسمزی بازجذب می‌کند و کاهش غیرطبیعی ترشح هورمون ضدادراری، با کاهش بازجذب آب سبب ایجاد ادرار بسیار غلیظ در حجم بالا می‌شود.
  4. هورمون ضدادراری (ADH) برخلاف آلدوسترون، به طور مستقیم نفوذپذیری یاخته‌های کلیه را به آب افزایش می‌دهد، هورمون آلدوسترون با افزایش بازجذب فعال یون‌های سدیم، فشار اسمزی را تنظیم کرده و آب را اسمزی بازجذب می‌کند و کاهش غیرطبیعی ترشح هورمون ضدادراری، با کاهش بازجذب آب سبب ایجاد ادرار بسیار غلیظ در حجم بالا می‌شود.
دیدن پاسخ و توضیح

پاسخ درست: گزینه ۲

ADH مستقیماً نفوذپذیری آب را بالا برده و بازجذب را زیاد می‌کند ولی آلدوسترون به واسطه بازجذب سدیم، آب را غیرمستقیم بازجذب می‌نماید. افت هورمون ضدادراری ترشح شده از هیپوفیز پسین، بازجذب آب را کاهش داده و سبب دفع ادرار فراوان و رقیق می‌گردد. بنابراین گزینه دوم درست است. بررسی سایر گزینه‌ها: گزینه اول: هورمون آلدوسترون با افزایش (نه کاهش) بازجذب فعال یون‌های سدیم عمل می‌کند. گزینه سوم: هورمون ضدادراری به طور مستقیم و آلدوسترون به صورت غیرمستقیم (نه همانند ADH به طور مستقیم) اثرگذار است؛ همچنین کاهش ADH ادرار را رقیق می‌کند. گزینه چهارم: کاهش غیرطبیعی هورمون ضدادراری، ادرار بسیار رقیق (نه غلیظ) پدید می‌آورد.

تمرین بیشتر در اپ

درس‌های دیگر این بخش · زیست دهم