جهاز الإخراج: التركيب والوظيفة وبعض مشكلاته
أعضاء جهاز الإخراج
Excretion System Organs
- تُنتِج الخلايا فضلات هي نواتج ثانوية لعمليات الأيض التي تحدث فيها، وتعمل أعضاء جهاز الإخراج (مثل: الكُليتين، والرئتين، والجلد) على تخليص الجسم من الفضلات، وطرحها
خارجه، أنظر الشكل الآتي:
| أعضاء جهاز الإخراج في جسم الإنسان. | ||
 |
 |
 |
| الرئتان طرح ثاني أكسيد الكربون وبخار الماء. |
الكُليتان تنقية الدم من الفضلات النيتروجينية. |
الجلد طرح الماء والأملاح الزائدة على حاجة الجسم. |
أتحقَّق: أذكر أسماء أعضاء الإخراج، مُبيِّنًا دور كلٍّ منها في إخراج الفضلات من الجسم.
الكليتان: تنقية الدم من الفضلات النيتروجينية
الرئتان: طرح ثاني أكسيد الكربون وبخار الماء
الجلد: طرح الماء والأملاح الزائدة عن حاجة الجسم
- للكُليتين وظائف عديدة داخل الجسم، مثل:
1- تكوين البول.
2- والحفاظ على تركيز ثابت للسوائل والمواد الذائبة فيها داخل الجسم ضمن مستوياتها الطبيعية، في ما يُعرَف بالتنظيم الأسموزي للدم.
3- وكذلك التحكُّم في درجة حموضة الدم.
4- والسيطرة على ضغط الدم وحجمه.
- يعمل أيض الحموض الأمينية على تكوُّن الفضلات النيتروجينية؛ إذ تزيل إنزيمات في الكبد مجموعة الأمين (NH2) من الحموض الأمينية، فتتكوَّن الأمونيا، وهي مُركَّب شديد السُّمِّيَّة؛ لذا يُحوِّلها
الكبد إلى يوريا Urea ، وهو مُركَّب أقل سُمِّيَّة.
تركيب الكُلية الداخلي Internal Structure of the Kidney
- تحوي الكُلية من الداخل ثلاث مناطق رئيسة، هي: المنطقة الخارجية التي تُسمّى القشرة Cortex ، والمنطقة الوسطى التي تُسمّى النخاع Medulla ، والمنطقة التي تقع في عمق الكُلية، وتُسمّى حوض الكُلية Pelvis ، ويتجمَّع فيها البول الذي تُكوِّنه الكُلية.
- يصل الدم إلى الكُلية عن طريق الشريان الكُلوي المُتفرِّع من الشريان الأبهر، ثم يخرج منها عن طريق الوريد الكُلوي، أنظر الشكل الآتي:
- تحتوي كل كُلية على نحو مليون وحدة أنبوبية كُلوية، تُسمّى النفرونات، وتعمل الوحدات الأنبوبية الكُلوية بوصفها وحدة واحدة.
سؤال: أُحدِّد المناطق الرئيسة للكُلية.
تحوي الكلية من الداخل ثلاث مناطق رئيسة، هي: المنطقة الخارجية القشرة ، والمنطقة الوسطى النخاع ، والمنطقة التي تقع في عمق الكلية، وهي حوض الكلية ، تتصل بالحالب.
تركيب الوحدة الأنبوبية الكُلوية
Structure of the Kidney Tubular Unit
تتألَّف الوحدة الأنبوبية الكُلوية (النفرون) من الحويصلة الكُلوية التي تضم الكبة ومحفظة بومان، ومن الأنبوبة الملتوية القريبة، والتواء هنلي، والأنبوبة الملتوية البعيدة.
- ويرى بعض العلماء أنَّ القناة الجامعة هي أحد أجزاء الوحدة الأنبوبية الكُلوية، أنظر الشكل الآتي.
أتحقَّق: أُحدِّد الأجزاء التي تتألَّف منها الوحدة الأنبوبية الكُلوية.
-تتألف الوحدة الأنبوبية الكلوية من الحويصلة الكلوية، وتضم الكبة ومحفظة بومان، ومن الأنبوبة الملتوية القريبة، والتواء هنلي، والأنبوبة الملتوية البعيدة. ويرى بعض العلماء أنَّ القناة الجامعة هي أحد أجزاء الوحدة الأنبوبية الكلوية .
تكوُّن البول في الكُليتين Urine Formation in the Kidneys
- تعمل الكُليتان على تكوين البول عن طريق ثلاث عمليات، هي: الترشيح الكبيبي، وإعادة الامتصاص، والإفراز الأنبوبي.
الترشيح الكبيبي Glomerular Filtration
- تستقبل الكُلية الدم من الشريين الوارد المُتفرِّع من الشريان الكُلوي حيث يكون ضغط الدم عاليًا بما يكفي لدفع الماء والمواد الصغيرة الحجم الذائبة فيه إلى شبكة الشعيرات الدموية في الكبة ضمن عملية تُسمّى الترشيح الكبيبي.
- يحدث الترشيح الكبيبي في الحويصلة الكُلوية التي تتألَّف من الكبة ومحفظة بومان.
- أمّا خلايا الدم الحمراء والجزيئات الكبيرة الحجم، مثل بروتينات البلازما، فلا ترشح.
- ويطلق على المواد التي ترشح اسم الراشح الكبيبي، وتُسمّى اختصارًا الراشح Filtrate.
- ونظرًا إلى الرقة والنفاذية العالية التي تمتاز بها جدران كلٍّ من محفظة بومان والشعيرات الدموية في الكبة، فإنَّ معظم السائل في الكبة يتدفَّق داخل محفظة بومان، ثم يتدفَّق الراشح
إلى بقية أجزاء الوحدة الأنبوبية الكُلوية، أنظر الشكل الآتي:
أتحقَّق: أُوضِّح العوامل التي تعتمد عليها عملية الترشيح الكبيبي في الحويصلة الكُلوية.
-- استقبال الكلية الدم من الشريين الوارد المتفرع من الشريان الكلوي بضغط عال بما يكفي لدفع الماء والمواد الصغيرة الحجم الذائبة فيه إلى شبكة الشعيرات الدموية في الكبة .
- الرقة والنفاذية التي يمتاز بها كلٌّ من محفظة بومان والشعيرات الدموية في الكبة، فإنَّ معظم السائل في الكبة يتدفَّق داخل محفظة بومان .
إعادة الامتصاص Reabsorption
- يحتوي الراشح، إضافةً إلى اليوريا، على مواد يحتاج إليها الجسم، مثل: الماء، والغلوكوز، والأملاح، والحموض الأمينية، وبعض الفيتامينات؛ لذا يعاد امتصاص معظم هذه المواد، في ما
يُعرَف بعملية إعادة الامتصاص .
-يتكوَّن 180 L من الراشح يوميًّا، ثم يعاد امتصاص ما نسبته % 99 من الراشح في أجزاء الوحدة الأنبوبية الكُلوية باستثناء أجزاء الحويصلة الكُلوية.
- يُعاد امتصاص معظم ما يَلزم الجسم من مواد عن طريق الأنبوبة الملتوية القريبة، أنظر الشكل الآتي:
- تحدث عملية إعادة امتصاص المواد التي تَلزم الجسم (مثل: الأملاح، والفيتامينات، والحموض الأمينية، والغلوكوز) إمّا عن طريق النقل النشط، وإمّا عن طريق الانتشار. أمّا عملية إعادة امتصاص الماء فتكون عن طريق الخاصية الأسموزية.
أفكّر: لماذا يُستخدَم فحص البول للكشف عن وجود المخدرات في بول الشخص المُشتبَه به بالرغم من أنَّ البول يتكوَّن غالبًا من ماء وأملاح؟
- بسبب عدم إعادة امتصاص ما رشح من هذه المواد بالإضافة إلى أن الكليتين تطرح نواتج أيض هذه المواد خلال عملية الإفراز الأنبوبي، لتخليص الجسم منها فيتم الكشف عن وجودها في البول لدى المشتبَه بهم.
الإفراز الأنبوبي Tubular Secretion
- تضاف إلى الراشح بعض المواد الضارة أو الزائدة على حاجة الجسم التي لم تُفصَل في عملية الترشيح (مثل: أيونات الهيدروجين، ونواتج أيض بعض العقاقير والمواد السامة) عن طريق عملية تُسمّى الإفراز الأنبوبي.
- تنتقل هذه المواد من الدم في الشعيرات الدموية المحيطة بالوحدة الأنبوبية الكُلوية إلى داخل الأنبوبة الملتوية القريبة، والأنبوبة الملتوية البعيدة، والقناة الجامعة عن طريق النقل النشط، والانتشار.
أبحث: يعمل الإفراز الأنبوبي عى تنظيم درجة حموضة الدم عن طريق ما يُسمّى التوازن الحمضي القاعدي. أبحث في مصادر المعرفة المناسبة عن تفاصيل هذه العملية، ثم أكتب تقريرًا عنها، ثم أقرأه أمام زملائي في الصف.
- تسهم الكليتان بالإضافة إلى أعضاء أخرى بالجسم كالرئتين بضبط التوازن الحمضي القاعدي لبقاء درجة حموضة الدم بين 7.35 و 7.45 ، ويكون دور الرئتين التحكم بمستوى ثاني أكسيد الكربون ، أما الكليتان فتقوم خلال الإفراز الأنبوبي بالتخلص من أيونات الهيدروجين الزائدة وطرحها خارج الجسم، كما تقوم بإعادة امتصاص أيونات الكربونات الهيدروجينية ما يسهم في تنظيم درجة حموضة الدم.
أتحقَّق: ما التغيُّرات التي تحدث على الراشح في أثناء مروره في بقية أجزاء الوحدة الأنبوبية الكُلوية؟
- تتم عملية إعادة امتصاص المواد التي تَلزم الجسم، مثل: الأملاح، والفيتامينات، والحموض الأمينية، والغلوكوز. كما تضاف إلى الراشح بعض المواد الضارة أو الزائدة على حاجة الجسم التي لم يتم فصلها بعملية الترشيح، مثل: أيونات الهيدروجين، ونواتج أيض بعض العقاقير والمواد السامة، بعملية تسمى الإفراز الأنبوبي.
ابحث في مصادر المعرفة المناسبة عن سبب حدوث معظم عملية إعادة امتصاص المواد في الأنبوبة الملتوية القريبة، ثم أكتب تقريرًا عن ذلك، ثم أقرأه أمام زملائي في الصف.
- يتلاءم تركيب الأنبوبة الملتوية القريبة مع إعادة الامتصاص حيث تمتاز بما يأتي :
- وجود عدد هائل من الخملات الدقيقة، في الخلايا الطلائية المبطنة لها ما يوفر زيادة كبيرة في مساحة السطح لزيادة إعادة الامتصاص.
- احتواؤها على عدد كبير من الميتوكوندريا لتوفير ATP اللازمة للنقل النشط لأيونات الصوديوم والبوتاسيوم التي يعاد امتصاصها.
| نشاط نموذج وحدة أنبوبية كلوية | |
|
المواد والأدوات: سلك قابل للثني طوله متر ونصف المتر، زرّادية، مقص، خيط صوف أحمر طوله متران. التحليل والاستنتاج: |
 |
التحكُّم الهرموني في عمل الوحدة الأنبوبية الكُلوية
Hormonal Control of the Kidney Tubular Unit
تُسهِم الهرمونات في تنظيم عمل الكُلية، والتحكُّم في الضغط الأسموزي للدم.
الهرمون المانع لإدرار البول Antidiuretic Hormone ADH
- تُعَدُّ آلية عمل الهرمون المانع لإدرار البول للسيطرة على الضغط الأسموزي للدم مثالًا على التغذية الراجعة السلبية، انظر الشكل الآتي.
- عندما يرتفع تركيز المواد الذائبة في الدم (ارتفاع الضغط الأسموزي) تعمل المُستقبِلات الأسموزية في منطقة تحت المهاد على تحفيز إفراز هرمون ADH من الغُدَّة النخامية الخلفية.
- ويعمل هذا الهرمون على زيادة نفاذية الأنبوبة الملتوية البعيدة والقناة الجامعة للماء؛ لذا يعاد امتصاص ماء أكثر من الراشح إلى الدم؛ فتزيد نسبة الاحتفاظ بالماء، وينقص الضغط الأسموزي للدم، وينقص حجم البول، ويزيد تركيزه.
- أمّا عند انخفاض الضغط الأسموزي للدم فإنَّ كمية أقل من هرمون ADH تُفرَز؛ ما يُقلِّل من نفاذية القناة الجامعة للماء، فيعاد امتصاص ماء أقل من الراشح إلى الدم، ويُتخلَّص من الماء الزائد؛ فيزيد حجم البول.
أفكّر: القهوة مادة مُنبِّهة يؤدي الإكثار من تناولها إلى كثرة التبوُّل. أتوقَّع تأثيرها في إفراز الهرمون المانع لإدرار البول ADH.
- تثبط مادة الكافيين في القهوة إفراز الهرمون المانع لإدرار البول من الغدة النخامية الخلفية مما يقلل من نفاذية القناة الجامعة والأنبوبة الملتوية البعيدة للماء فيعاد امتصاص كميات أقل من الماء ويزداد حجم البول ويقل تركيزه.
أتحقَّق: أَصِف تأثير الهرمون المانع لإدرار البول ADH في حجم البول وتركيزه عند ارتفاع الضغط الأسموزي للدم.
- عندما يرتفع تركيز المواد الذائبة في الدم (الضغط الأسموزي مرتفع) تعمل المستقبلات الأسموزية في منطقة تحت المهاد على تحفيز إفراز هرمون ADH من الغدة النخامية الخلفية. ويعمل هذا الهرمون على زيادة نفاذية الأنابيب الملتوية البعيدة والقناة الجامعة للماء ؛ لذا يمر ماء أكثر من الراشح إلى الدم؛ فتزيد نسبة الاحتفاظ بالماء، وينقص الضغط الأسموزي للدم، وينقص حجم البول، ويزيد تركيزه.
نظام رينين- أنجيوتنسين- ألدوستيرون
Renin–Angiotensin–Aldosterone System
أ. حالة انخفاض حجم الدم وضغطه
Low Blood Volume and Pressure
- يؤدي انخفاض حجم الدم الوارد إلى الكُليتين (بعد فقدان الدم عند حدوث نزيف مثلا) إلى انخفاض ضغطه؛ ما يُحفِّز الخلايا قرب الكبيبية (خلايا مُتخصِّصة في جدران الشريين الوارد إلى
الكُلية) على إفراز إنزيم رينين Renin إلى الدم مباشرة.
- ثم يبدأ الرينين الموجود في بلازما الدم سلسلة من التفاعلات لإنتاج الأنجيوتنسين II ، انظر الشكل الآتي:
سؤال: أُوضِّح تأثير الأنجيوتنسين II في الأوعية الدموية.
- يعمل أنجيوتنسين II على تضييق الأوعية الدموية، وبالتالي ارتفاع ضغط الدم .
- يُعَدُّ الألدوستيرون Aldosterone جزءًا من نظام الرينين- أنجيوتنسين- ألدوستيرون.
- وتؤدي زيادة إعادة امتصاص أيونات الصوديوم إلى انتقال الماء من الأنابيب الملتوية البعيدة والقنوات الجامعة إلى السائل النسيجي، ومنه إلى الدم وفقًا للخاصية الأسموزية، فيزداد حجم الدم، ويرتفع ضغطه.
أتحقَّق: أُوضِّح تأثير زيادة إفراز قشرة الغُدَّة الكظرية لهرمون الألدوستيرون في تنظيم حجم الدم وضغطه.
- يسبب الألدوستيرون زيادة إعادة امتصاص أيونات الصوديوم فيرتفع مستواها في الدم مسببة انتقال الماء من الأنابيب الملتوية البعيدة والقنوات الجامعة إلى السائل النسيجي، ومنه إلى الدم وفقا للخاصية الأسموزية، فيزداد حجم الدم ، ويرتفع ضغطه.
ب. حالة ازدياد حجم الدم وضغطه
High Blood Volume and Pressure
- عند زيادة حجم الدم وضغطه تُفرِز خلايا مُتخصِّصة في الأذينين العامل الأذيني المُدِرَّ للصوديوم Atrial Natriuretic Factor الذي يُثبِّط إفراز إنزيم الرينين، ثم يُثبِّط سلسلة التفاعلات التي تؤدي
إلى إنتاج الأنجيوتنسين II ؛ ما يُثبِّط إفراز الألدوستيرون من قشرة الغُدَّة الكظرية، فتقل عمليات إعادة امتصاص أيونات الصوديوم والماء، وبذلك يقل حجم الدم وضغطه.
أتحقَّق: أُوضِّح تأثير زيادة إفراز الجسم للعامل الأذيني المُدِرِّ للصوديوم من الأذينين في حجم البول وضغطه.
- يثبط العامل الأذيني المدرَّ للصوديوم ، إفراز إنزيم الرينين، ثم يثبط سلسلة التفاعلات التي تؤدي إلى إفراز الأنجيوتنسين II ؛ ما يثبط إفراز الألدوستيرون من قشرة الغدَّة الكظرية، فتقل عمليات إعادة امتصاص أيونات الصوديوم والماء، وبذلك يقل حجم الدم وضغطه.
أفكّر: لماذا تختلف كمية البول التي تُطرَح من جسمي تبعًا لاختلاف كمية السوائل التي أشربها، والمجهود البدني الذي أبذله؟
- كلما زادت كمية الماء ، أو المشروبات التي تحتوي على الماء، كلما زادت كمية البول الذي ينتج ومن ناحية أخرى فإن شرب القليل من الماء سينتج عنه كميات قليلة من البول.
أثناء التمرين المعتدل أو الشديد ، ستفقد أيضًا المزيد من الماء في العرق. لذلك ستنتج كمية أقل من البول عقب ذلك مباشرة.
بعض مشكلات جهاز الإخراج
الفشل الكلوي
حالة مرضية تحدث عندما تفقد الكليتان القدرة على أداء وظائفها بشكل فعال، توجد أسباب عدة تؤدي إلى الفشل الكلوي، مثل: مرض السكري، وارتفاع ضغط الدم، والتهاب الكلى، أو بعض الأمراض الوراثية.
من أبرز أعراض هذا المرض: التعب والإرهاق، وتغيرات في كمية البول، وتورّم في الساقين والقدمين والكاحلين، والغثيان، وقد يشمل العلاج الأدوية، وغسيل الكلى، أو زراعة الكلى في الحالات المتقدمة.
حصى الكلى
هو اضطراب شائع في الجهاز البولي يحدث عندما تترسّب بعض الأملاح المعدنية الموجودة في البول لتتشكّل بلورات صُلبة، وتجمُّعها يكوّن حصوات.
من العوامل المُسبّبة للحصى: تناول بعض الأدوية، والجفاف، والسمنة، والنظام الغذائي غير الصحي. أما الأعراض الشائعة فتشمل: آلامًا وتشنّجات حادّة في الظهر والخاصرة، وحرقة أثناء التبول، ولون البول الغامق أو الأحمر نتيجة نزول الدم.
ويعتمد علاج حصى الكلى على موقعها وحجمها، وقد يشمل الأدوية، وتفتيت الحصى بالتنظير، أو الجراحة.
