生物 器官の構造と機能

器官の構造と機能 泌尿器編

腎臓の機能って他の分野でも絡めて聞かれるから大切!! 解剖も結構聞かれるよね。

 

この記事では生物の泌尿器系分野についてまとめます。
生物の知識は他分野とも深く関わっているので、総合的な得点UPに繋がりますよ!!

 

 

腎臓の構造

腎臓はそら豆状の構造で左右に2つあります。
肝臓の直下にあるので右側の方が低い位置にあります。

 

腎臓を断面にすると、腎皮質と腎髄質に分けられます。

皮質には腎小体があります。

髄質部分には腎錐体があります。
腎錐体は簡単に言うと尿細管、集合管の集まりです。

生成された尿は腎杯に排出されて、内側の腎盂に集められます。

 

腎臓の働き

腎臓の働きは

  • 尿の生成
  • エリスロポエチンの分泌
  • レニン分泌
  • 活性型ビタミンD₃(カルシトリオール)の生成

の4つがあります。

尿の生成

尿の生成は具体的には

  • 水分、電解質の調節
  • 酸塩基平衡の調節
  • 代謝産物の排泄

という働きがあります。

 

エリスロポエチンの分泌

腎では赤血球の産生を促進するエリスロポエチンが分泌されます。

エリスロポエチンが減ると貧血になります。

 

レニン分泌

 レニンは輸入細動脈の傍糸球体細胞から分泌されます。

レニンには血圧を調節する働きがあります。

 

活性型ビタミンD₃(カルシトリオール)の生成

ビタミンD₃の活性化は骨の形成に関連します。

腎機能が低下すると、骨粗鬆症のリスクも上がります。

 

ネフロン

ネフロンは

  • 腎小体(糸球体とボーマンのう)
  • 尿細管(近位尿細管、ヘンレ係蹄、遠位尿細管)

からなる構造的機能単位の一つです。

 

腎小体

腎小体糸球体とボーマン嚢からなります。

血液が糸球体を通ると限外濾過(加圧濾過)されます。

1日に約150~180Lの原尿を濾過していますがほとんどが再吸収されるため、尿量は1~1.5L/日位になります。

 

糸球体の構造

 糸球体は毛細血管の塊です。

糸球体に入る血管を輸入細動脈、出ていく血管を輸出細動脈と言います。

輸入細動脈(入り口)は太く、輸出細動脈(出口)は狭くなっているので糸球体は加圧状態になります。

これが濾過の濾過の原動力になります。

前述しましたが、輸入細動脈の傍糸球体細胞から血圧調節のためにレニンが分泌されます。

 

糸球体濾過の特徴

糸球体が血液濾過するときは

  • サイズバリア
  • チャージバリア

の2つが働いています。

 

濾過膜として機能するのが血液側から

  • 糸球体毛細血管内皮細胞
  • 糸球体基底膜
  • ボーマン嚢内壁の上皮細胞

の3つです。

この内、糸球体基底膜はプロテオグリカンという構成成分により陰性になっています。

そのため、高分子物質のタンパク質や赤血球などの細胞成分は濾過することができません。

 

糸球体が損傷され、尿タンパクが出てしますのがネフローゼ症候群です。

 

尿細管

 濾過された原尿は尿細管で必要な成分が再吸収されます。
逆に体内に不要な物質が分泌されます。

 

間質の浸透圧が皮質側は低く、髄質側は濃くなっているのを知っていると、原尿の濃度がどうなっているか理解しやすいですよ!

 

近位尿細管

 管腔のNa⁺は、Na⁺ポンプ(Na⁺-K⁺-ATPase)とK⁺チャネルによりできた電気化学的ポテンシャル勾配により、細胞内に輸送されます。

これに伴ってH₂Oと、グルコースとアミノ酸は共輸送体により再吸収されます。

 

ヘンレ係蹄

ヘンレ係蹄下行脚上行脚があります。

 

下行脚では尿中のH₂Oは受動的に間質側に再吸収されます。
下行路を通ると浸透圧が高くなっていくので水は受動的に再吸収されます。

この受動的な再吸収の原動力は上行脚にもあります

 

ヘンレループの先端では水が流出し続けるので、高張尿になります。

 

上行脚では水の透過性が低く、Na⁺の透過性が高いです。
上に上がっていくに連れ、Na⁺の濃度勾配が低くなるのでNa⁺が出やすくなるという仕組みです。

更に上がっていくと上行脚にはNa⁺-K⁺-2Cl-共輸送体があります。
これによりNa⁺とK⁺、Cl-が能動的に再吸収され尿は希釈されます
上行脚では水の透過性が低く、Na⁺などが透過しやすいので間質の浸透圧は上がります

 

これが下行脚の受動的な水の再吸収の原動力になります。

 

 

遠位尿細管~集合管

 遠位尿細管~集合管では、副腎皮質球状層から分泌されたアルドステロンが重要です。

アルドステロンはNa⁺-K⁺交換系に働きかけ、Na⁺の再吸収とともに水の再吸収をします。

 

集合管では脳下垂後葉から分泌されるバソプレシン水チャネルに働きかけ、水の再吸収を促します。このため尿は濃縮され再び高張尿に戻ります。

 

尿細管は利尿薬とセットで抑えましょう。

尿管、膀胱、尿道

腎臓でできた尿は尿管を通り、膀胱にたまります。

膀胱は尿の貯蔵と排泄の役割があります。

排泄時には副交感神経支配で、排尿筋が収縮し、膀胱括約筋が弛緩します。

 

排尿障害ち頻尿の薬と一緒に覚えると効率的で、理解が深まります。

 

まとめ

ポイント

  • 腎臓の機能は排尿とエリスロポエチン、レニン分泌、ビタミンD3の活性化の4つ
  • 尿細管の水と電解質の動きを理解
  • 膀胱以降は薬と絡めて効率的に覚える

 

腎の構造や働きがわかっていると、衛生や病態、薬理でも役立ちますよ!!

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