尿の形成過程

代謝の最も明白な活動は排泄です。排泄は私たちの体調と大きく関係しています。便秘になると、お腹が一日中張った感じになり、顔も脂っぽくなり、ニキビもできます。排泄物の一つに排尿があります。水を飲むと排尿感が生じ、排尿は体の機能をスムーズに働かせるのに役立ちます。では、水を飲んだ後に尿はどのように生成されるのでしょうか?

尿の生成とは、糸球体毛細血管網内の血漿成分が腎被膜腔に濾過されることを指します。濾過の原動力は糸球体の有効濾過圧です。濾過の構造的基礎は濾過膜であり、これは糸球体毛細血管の内皮細胞、基底膜、および腎被膜の内臓上皮細胞（有足細胞とも呼ばれる）で構成されています。人間の濾過膜の厚さは約 325 ナノメートル (nm) で、内皮細胞層と足細胞層はそれぞれ約 40 nm の厚さです。内皮細胞には、孔径が50～100ナノメートルの細孔が規則的に分布しており、その総面積は毛細血管総面積の5～10％を占めるのに対し、筋肉毛細血管の細孔総面積は毛細血管総面積の0.2％を占めています。そのため、前者の透過性は後者の100倍以上も大きいと言えます。基底膜は、4～8ナノメートルの孔径と優れた伸縮性を備えた水和ゲルで構成されたマイクロファイバーネットワークです。ポドサイトは突起を持つ細胞です。一次突起は細胞体から伸び、後者は二次突起を伸ばし、隣接するポドサイトの突起と指のような十字を形成します。突起間の隙間はスリットと呼ばれ、孔径は 25 ナノメートルです。スリットはスリット膜と呼ばれる薄いフィルムで覆われており、これが物質の濾過に対する最後の障壁となります。フィルター膜の構造は多層ふるいのようなもので、一定の透過性があり、フィルター膜の機械的バリアを構成し、大きな分子の通過を制限します。

プロセスは次のとおりです。

1. 糸球体濾過

血液が糸球体毛細血管を通過する際に、血漿中の水、無機イオン、小分子溶質が濾過膜を通して腎被膜に濾過され、糸球体濾液（原尿）が形成されるプロセスを指します。ごく少量のタンパク質を除いて、濾液中の他の成分の濃度、浸透圧、pH は血漿のそれらに近くなります。しかし、血球や大きな分子の血漿タンパク質は腎被膜腔に濾過することができず、血液中に残ります。

2. 尿細管と集合管での再吸収

原尿が腎尿細管と集合管を通って流れる際、原尿に含まれる水分とさまざまな溶質は完全にまたは部分的に尿細管上皮細胞を通過し、周囲の毛細血管の血液に再び入ります。尿細管と集合管の各セグメントの構造はそれぞれ異なるため、再吸収能力は大きく異なります。近位尿細管は再吸収能力が最も強く、一次尿中の栄養素のほぼすべてが近位尿細管で吸収されます。さらに、一次尿中の水分と電解質の大部分、および一部の尿素、尿酸などもこの部分で再吸収されます。

3. 尿細管と集合管の分泌と排泄

腎尿細管と集合管の上皮細胞が血液中の代謝産物または特定の物質を尿細管液に排泄するプロセスを分泌と排泄と呼びます。主な分泌はH+、K+、NH3の分泌です。クレアチニンやパラアミノ馬尿酸など血漿中の他の物質も内腔に排出されます。また、ペニシリンやフェノールレッドなど体内に入る特定の物質も主に腎尿細管から排泄されます。上記の物質の排泄は主に近位尿細管で起こります。