نفرون: واحد عملکردی کلیه برای تشکیل ادرار
کلیه‌ها: تصفیه‌خانه‌های هوشمند بدن
کلیه‌ها دو عضو لوبیایی شکل هستند که در پشت شکم قرار دارند. کار اصلی آن‌ها پاکسازی خون از مواد زائد و اضافی است. تصور کنید کلیه‌ها مانند یک تصفیه‌خانه بسیار پیشرفته عمل می‌کنند. خون کثیف حاوی مواد زائد وارد این تصفیه‌خانه می‌شود، پاکسازی می‌شود و خون تمیز دوباره به بدن بازمی‌گردد. مواد زائد نیز به صورت ادرار از بدن دفع می‌شوند. اما این کار بزرگ توسط واحدهای کوچک و بی‌شماری به نام نفرون انجام می‌گیرد. هر کلیه انسان حدود یک میلیون نفرون دارد!
اجزای تشکیل‌دهنده یک نفرون
هر نفرون از دو بخش اصلی تشکیل شده است: یک صافی خونی به نام گلومرول۶ و یک سیستم لوله‌ای بلند و پیچیده. این لوله‌ها شامل لوله‌ی پیچیده‌ی نزدیک۷، قوس هنله۸ و لوله‌ی پیچیده‌ی دور۹ هستند که در نهایت به لوله‌ی جمع‌کننده۱۰ می‌رسند. لوله‌ی جمع‌کننده جزئی از نفرون محسوب نمی‌شود اما در تنظیم نهایی ادرار نقش بسیار مهمی دارد.
| نام بخش | عملکرد اصلی | تشبیه ساده |
|---|---|---|
| گلومرول | فیلتر کردن اولیه خون و تولید مایع اولیه ادرار | صافی یا غربال بسیار ریز |
| لوله پیچیده نزدیک | بازجذب فعال مواد مفید مانند گلوکز، آمینواسیدها و سدیم | خط بازیافت مواد ارزشمند |
| قوس هنله | غلیظ کردن ادرار با ایجاد گرادیان اسمزی در مدولا۱۱ | سیستم چگال‌کننده |
| لوله پیچیده دور و لوله جمع‌کننده | بازجذب و ترشح نهایی سدیم، پتاسیم و آب تحت کنترل هورمون‌ها | ایستگاه کنترل کیفی نهایی |
مراحل سه‌گانه تشکیل ادرار در نفرون
ادرار در سه مرحله اصلی و پشت سر هم در نفرون ساخته می‌شود. این مراحل آنقدر دقیق هستند که بدن بتواند مواد مفید را حفظ و مواد مضر را دفع کند.
۱. فیلتراسیون گلومرولی: شروع کار
خون از طریق سرخرگ‌های کوچکی به نام شریانک آوران۱۲ وارد کلافی از مویرگ‌ها می‌شود که گلومرول نام دارد. فشار خون در این مویرگ‌ها بسیار بالا است. این فشار، باعث می‌شود آب و مواد حل‌شده کوچک مانند نمک‌ها، گلوکز،اوره و اسیدهای آمینه از دیواره مویرگ‌ها عبور کرده و به داخل کپسول بومن۱۳ بریزند. این مایع فیلترشده را اولترافیلتریت۱۴ یا ادرار اولیه می‌نامند. سلول‌های خون و پروتئین‌های بزرگ به دلیل اندازه‌شان نمی‌توانند عبور کنند و در خون باقی می‌مانند. در هر دقیقه حدود 125 میلی‌لیتر مایع از گلومرول‌ها فیلتر می‌شود!
۲. بازجذب لوله‌ای: بازیابی ثروت‌های بدن
اگر تمام مایع فیلترشده دفع می‌شد، بدن ما در مدت کوتاهی dehydrate (کم‌آب) می‌شد و مواد مغذی ضروری را از دست می‌داد. بنابراین، مرحله بعدی یعنی بازجذب، حیاتی است. زمانی که اولترافیلتریت در طول لوله‌های نفرون حرکت می‌کند، بیش از 99% آن دوباره به خون بازجذب می‌شود. لوله پیچیده نزدیک بیشترین سهم را در این بازجذب دارد:
- بازجذب اجباری: تقریباً تمام گلوکز و آمینواسیدها بازجذب می‌شوند.
- بازجذب آب و نمک: مقدار زیادی سدیم، کلر و آب به صورت فعال و غیرفعال بازجذب می‌شوند.
این فرآیندها نیاز به انرژی دارند و توسط سلول‌های لوله‌ها که پر از میتوکندری هستند، انجام می‌گیرند.
۳. ترشح لوله‌ای: پاکسازی نهایی
این مرحله مکمل فیلتراسیون است. برخی از مواد زائد یا یون‌های اضافی (مانند پتاسیم، هیدروژن و برخی داروها) ممکن است به خوبی در گلومرول فیلتر نشوند یا بعداً در خون افزایش یابند. در ترشح لوله‌ای، این مواد مستقیماً از خون مویرگ‌های اطراف لوله‌ها به درون لوله‌های نفرون ترشح می‌شوند تا در نهایت از طریق ادرار دفع شوند. این کار به تنظیم دقیق تعادل اسید-باز خون کمک می‌کند.
نفرون در عمل: چگونه کلیه ادرار را غلیظ یا رقیق می‌کند؟
این یکی از هوشمندانه‌ترین عملکردهای نفرون است. وقتی شما آب زیادی می‌نوشید، بدن نیاز به دفع آب اضافی دارد، بنابراین ادرار رقیق و شفاف می‌شود. برعکس، وقتی تشنه هستید یا زیاد عرق کرده‌اید، بدن باید آب را حفظ کند، پس ادرار غلیظ و زرد تیره می‌شود. این تنظیم دقیق در اساساً توسط هورمون ضاد ادراری (ADH)۱۵ و در ناحیه لوله‌ی جمع‌کننده و قوس هنله انجام می‌شود.
قوس هنله با ایجاد یک گرادیان غلظت (از قسمت خارجی کلیه به سمت مرکز آن) محیطی ایجاد می‌کند که وقتی ادرار از لوله جمع‌کننده عبور می‌کند، اگر هورمون ADH وجود داشته باشد، دیواره لوله‌ها به آب نفوذپذیر شده و آب بر اساس این گرادیان غلظت، از ادرار خارج شده و به خون بازجذب می‌شود (ادرار غلیظ می‌شود). اگر ADH نباشد، آب نمی‌تواند بازجذب شود و ادرار رقیق دفع می‌گردد.
پرسش‌های متداول و اشتباهات رایج
پاسخ: خیر، این یک اشتباه رایج است. ادرار اولیه (اولترافیلتریت) شبیه پلاسمای خون اما فاقد پروتئین‌های بزرگ است. اما ادرار نهایی که از مثانه دفع می‌شود، نتیجه تغییرات عمده‌ای است که روی این مایع اولیه انجام شده است. بیشتر آب و مواد مفید آن بازجذب شده و مواد زائد بیشتری به آن ترشح شده است. بنابراین ترکیب ادرار با پلاسمای خون کاملاً متفاوت است.
پاسخ: کلیه توانایی بالایی در جبران دارد. با از بین رفتن تعدادی نفرون (مثلاً به دلیل پیری یا آسیب جزئی)، نفرون‌های باقی‌مانده بزرگ شده و کار بیشتری انجام می‌دهند تا عملکرد کلی کلیه حفظ شود. به همین دلیل است که افراد می‌توانند حتی با یک کلیه نیز زندگی طبیعی داشته باشند. اما اگر آسیب بسیار وسیع باشد، بیماری نارسایی کلیه رخ می‌دهد.
پاسخ:زیرا در شرایط عادی，این مواد ارزشمند باید به طور کامل جذب شوند.。قند و پروتئین از مواد مفید بدن هستند. در یک نفرون سالم، این مواد در مرحله بازجذب به طور کامل از ادرار اولیه گرفته شده و به خون بازمی‌گردند. اگر در ادرار نهایی قند دیده شود (قندادراری) ممکن است نشانه دیابت باشد، زیرا مقدار قند خون آنقدر بالا رفته که سیستم بازجاشت نفرون‌ها از پس آن برنمی‌آید. وجود پروتئین در ادرار نیز اغلب نشانه آسیب به صافی گلومرول است.
پاورقی
۱ Nephron
۲ Urine Formation
۳ Glomerular Filtration
۴ Tubular Reabsorption
۵ Tubular Secretion
۶ Glomerulus
۷ Proximal Convoluted Tubule (PCT)
۸ Loop of Henle
۹ Distal Convoluted Tubule (DCT)
۱۰ Collecting Duct
۱۱ Medulla: بخش داخلی کلیه
۱۲ Afferent Arteriole
۱۳ Bowman's Capsule
۱۴ Ultrafiltrate
۱۵ Antidiuretic Hormone (ADH) یا Vasopressin