अध्याय 19 उत्सर्जी उत्पाद और उनका निष्कासन

जानवर अमोनिया, यूरिया, यूरिक एसिड, कार्बन डाइऑक्साइड, पानी और Na+, K+, Cl–, फॉस्फेट, सल्फेट आदि आयनों को चाहे चयापचयी गतिविधियों के माध्यम से या अन्य साधनों जैसे अत्यधिक सेवन के कारण संचित करते हैं। इन पदार्थों को पूरी तरह या आंशिक रूप से हटाना होता है। इस अध्याय में आप इन पदार्थों के उन्मूलन की क्रियाविधियों के बारे में जानेंगे, विशेष रूप से सामान्य नाइट्रोजनीय अपशिष्टों पर जोर देते हुए। अमोनिया, यूरिया और यूरिक एसिड जानवरों द्वारा उत्सर्जित नाइट्रोजनीय अपशिष्टों के प्रमुख रूप हैं। अमोनिया सबसे विषैला रूप है और इसके उन्मूलन के लिए बड़ी मात्रा में पानी की आवश्यकता होती है, जबकि यूरिक एसिड, सबसे कम विषैला होने के कारण, न्यूनतम पानी की हानि के साथ हटाया जा सकता है।

अमोनिया के उत्सर्जन की प्रक्रिया अमोनोटेलिज़्म कहलाती है। अनेक अस्थिल मछलियाँ, जलीय उभयचर और जलीय कीट प्रकृति में अमोनोटेलिक होते हैं। अमोनिया, चूँकि यह आसानी से घुलनशील है, सामान्यतः शरीर सतहों या (मछलियों में) गिल सतहों के माध्यम से अमोनियम आयनों के रूप में विसरण द्वारा उत्सर्जित होता है। इसके निष्कासन में वृक्क कोई महत्वपूर्ण भूमिका नहीं निभाते। स्थलीय अनुकूलन ने जल के संरक्षण के लिए यूरिया और यूरिक अम्ल जैसे कम विषैले नाइट्रोजनीय अपशिष्टों के उत्पादन को आवश्यक बनाया। स्तनधारी, अनेक स्थलीय उभयचर और समुद्री मछलियाँ मुख्यतः यूरिया का उत्सर्जन करती हैं और यूरोटेलिक जीव कहलाते हैं। इन जीवों में उपापचय द्वारा उत्पन्न अमोनिया इनके यकृत में यूरिया में रूपांतरित होकर रक्त में मिलता है, जिसे वृक्क फिल्टर कर बाहर निकाल देते हैं। इनमें से कुछ जीवों की वृक्क कोशिका में वांछित ओस्मोलारिटी बनाए रखने के लिए कुछ मात्रा में यूरिया रखा भी जा सकता है। सरीसृप, पक्षी, स्थलीय घोंघे और कीट नाइट्रोजनीय अपशिष्टों को यूरिक अम्ल के रूप में न्यूनतम जल हानि के साथ गोली या पेस्ट के रूप में उत्सर्जित करते हैं और यूरिकोटेलिक जीव कहलाते हैं।

जन्तु साम्राज्य का सर्वेक्षण उत्सर्जी संरचनाओं की विविधता प्रस्तुत करता है। अधिकांश अकशेरुकियों में ये संरचनाएँ सरल नलिकाओं के रूप में होती हैं जबकि कशेरुकियों में जटिल नलिकाओं वाले अंग होते हैं जिन्हें वृक्क (किडनी) कहा जाता है। कुछ ऐसी संरचनाओं का यहाँ उल्लेख किया गया है। प्रोटोनेफ्रिडिया या लौ कोशिकाएँ प्लेटीहेल्मिन्थीज़ (सपाटकृमि, उदा. प्लेनेरिया), रोटिफ़र्स, कुछ ऐनेलिड्स और सेफैलोकोर्डेट - एम्फीऑक्सस में उत्सर्जी संरचनाएँ होती हैं। प्रोटोनेफ्रिडिया मुख्यतः आयनिक और द्रव आयतन नियमन, अर्थात् ऑस्मोरेग्युलेशन से सम्बद्ध होते हैं। नेफ्रिडिया केंचुए और अन्य ऐनेलिड्स की नलिकाकार उत्सर्जी संरचनाएँ होती हैं। नेफ्रिडिया नाइट्रोजनयुक्त अपशिष्टों को हटाने और द्रव तथा आयनिक संतुलन बनाए रखने में सहायता करती हैं। मालपीगी नलिकाएँ अधिकांश कीटों में जिसमें तिलचट्टे भी शामिल हैं, उत्सर्जी संरचनाएँ होती हैं। मालपीगी नलिकाएँ नाइट्रोजनयुक्त अपशिष्टों की विसर्जन और ऑस्मोरेग्युलेशन में सहायता करती हैं। ऐंटेना ग्रंथियाँ या हरित ग्रंथियाँ झींगा जैसे क्रस्टेशियन्स में उत्सर्जी कार्य करती हैं।

19.1 मानव उत्सर्जी तंत्र#

मनुष्यों में उत्सर्जी तंत्र में वृक्कों (किडनी) का एक युग्म, एक युग्म मूत्रवाहिनियाँ, एक मूत्राशय और एक मूत्रनालिका होती है (चित्र 19.1)।

चित्र 19.1 मानव मूत्र तंत्र

गुर्दे लाल-भूरे, फलियाकार संरचनाएँ हैं जो अंतिम वक्षीय और तीसरी कटि कशेरूका के बीच, उदर गुहा की पृष्ठीय आंतरिक दीवार के निकट स्थित हैं। एक वयस्क मानव का प्रत्येक गुर्दा लंबाई में 10-12 सेमी, चौड़ाई में 5-7 सेमी, मोटाई में 2-3 सेमी होता है और इसका औसत भार 120-170 ग्राम होता है। गुर्दे की आंतरिक अवतल सतह के केंद्र की ओर एक चिरा होता है जिसे हायलम कहा जाता है, जिसके माध्यम से यूरेटर, रक्त वाहिकाएँ और तंत्रिकाएँ प्रवेश करती हैं। हायलम के भीतर एक चौड़ा, फनलाकार स्थान होता है जिसे रीनल पेल्विस कहा जाता है जिसमें कैलिसीज़ नामक प्रक्षेपण होते हैं। गुर्दे की बाहरी परत एक कठोर कैप्सूल होती है। गुर्दे के अंदर दो क्षेत्र होते हैं, एक बाहरी कार्टेक्स और एक आंतरिक मेडुला। मेडुला को कुछ शंक्वाकार द्रव्यमानों (मेड्यूलरी पिरैमिड्स) में विभाजित किया जाता है जो कैलिसीज़ (एकवचन: कैलिक्स) में प्रक्षेपित होते हैं। कार्टेक्स मेड्यूलरी पिरैमिड्स के बीच रीनल स्तंभों के रूप में फैला होता है जिन्हें बर्टिनी के स्तंभ कहा जाता है (चित्र 19.2)।

चित्र 19.2 गुर्दे का अनुदैर्ध्य काट (आरेखात्मक)

प्रत्येक गुर्दे में लगभग एक मिलियन जटिल नलिका जैसी संरचनाएँ होती हैं जिन्हें नेफ्रॉन (चित्र 19.3) कहा जाता है, जो कि कार्यात्मक इकाइयाँ हैं। प्रत्येक नेफ्रॉन के दो भाग होते हैं - ग्लोमेरुलस और गुर्दे की नलिका। ग्लोमेरुलस एक गुच्छी होती है केशिकाओं की जो अफेरेंट आर्टीरियोल द्वारा बनाई जाती है - जो गुर्दे की धमनी की एक महीन शाखा होती है। ग्लोमेरुलस से रक्त को एक एफेरेंट आर्टीरियोल द्वारा बाहर ले जाया जाता है।

चित्र 19.3 एक नेफ्रॉन का आरेखीय चित्रण जिसमें रक्त वाहिकाएँ, नल और नलिका दिखाई गई हैं

वृक्क नलिका एक दोहरी दीवार वाले कप के आकार की संरचना बोमन कैप्सूल से आरंभ होती है, जो ग्लोमेरुलस को घेरे रहती है। ग्लोमेरुलस को बोमन कैप्सूल के साथ मिलाकर मालपीगी शरीर या वृक्क कॉर्पसकल कहा जाता है (चित्र 19.4)। नलिका आगे बढ़कर एक अत्यधिक कुंडलित जाल बनाती है - समीपस्थ कुंडलित नलिका (PCT)। एक हेयरपिन आकार की हेनले लूप नलिका का अगला भाग है जिसमें एक अवरोही और एक आरोही भाग होता है। आरोही भाग एक और अत्यधिक कुंडलित नलिकीय क्षेत्र के रूप में आगे बढ़ता है जिसे दूरस्थ कुंडलित नलिका (DCT) कहा जाता है। कई नेफ्रॉनों की DCT एक सीधी नलिका कलेक्टिंग डक्ट में खुलती है, जिनमें से कई मिलकर मेड्यूलरी पिरामिड्स के माध्यम से कैलिसेस में वृक्क पेल्विस में खुलती हैं। नेफ्रॉन का मालपीगी कॉर्पसकल, PCT और DCT वृक्क के कोर्टिकल क्षेत्र में स्थित होते हैं जबकि हेनले लूप मेड्यूला में डुबकी लगाता है। अधिकांश नेफ्रॉनों में, हेनले लूप बहुत छोटा होता है और मेड्यूला में बहुत थोड़ा ही फैला होता है। ऐसे नेफ्रॉनों को कोर्टिकल नेफ्रॉन कहा जाता है। कुछ नेफ्रॉनों में, हेनले लूप बहुत लंबा होता है और मेड्यूला में गहराई तक जाता है। इन नेफ्रॉनों को जक्स्टा मेड्यूलरी नेफ्रॉन कहा जाता है।

चित्र 19.4 मालपीगी शरीर (वृक्क कॉर्पसकल)

ग्लोमेरुलस से निकलने वाली एफरेंट आर्टीरियोल वृक्क नलिका के चारों ओर एक सूक्ष्म केशिका जाल बनाती है जिसे पेरिट्यूब्युलर केशिकाएँ कहा जाता है। इस जाल की एक सूक्ष्म नली हेनले के लूप के समानांतर चलकर एक ‘U’ आकार की वासा रेक्टा बनाती है। वासा रेक्टा कॉर्टिकल नेफ्रॉन में अनुपस्थित या अत्यंत अल्प होती है।

19.2 मूत्र निर्माण#

मूत्र निर्माण तीन मुख्य प्रक्रियाओं से होता है—ग्लोमेरुलर निस्यंदन, पुनःअवशोषण और स्राव—जो नेफ्रॉन के विभिन्न भागों में होते हैं।

मूत्र निर्माण का पहला चरण रक्त का निस्यंदन है, जो ग्लोमेरुलस द्वारा किया जाता है और इसे ग्लोमेरुलर निस्यंदन कहा जाता है। औसतन, प्रति मिनट 1100-1200 मिलीलीटर रक्त गुर्दों द्वारा निस्यंदित होता है जो प्रति मिनट हृदय के प्रत्येक वेंट्रिकल द्वारा पंप किए गए रक्त का लगभग 1/5वां हिस्सा होता है। ग्लोमेरुलर केशिका रक्त दाब रक्त को तीन परतों के माध्यम से निस्यंदित करता है, अर्थात् ग्लोमेरुलर रक्त वाहिकाओं का अंतःस्तर, बॉवमैन कैप्सूल का उपकला और इन दोनों परतों के बीच की आधारभूत झिल्ली। बॉवमैन कैप्सूल की उपकला कोशिकाएं जिन्हें पोडोसाइट्स कहा जाता है, एक जटिल तरीके से व्यवस्थित होती हैं ताकि कुछ सूक्ष्म रिक्त स्थान जिन्हें निस्यंदन झिरियाँ या स्लिट छिद्र कहा जाता है, छूट सकें। रक्त इन झिल्लियों के माध्यम से इतनी बारीकी से निस्यंदित होता है कि प्लाज्मा के लगभग सभी घटक प्रोटीनों को छोड़कर बॉवमैन कैप्सूल के ल्यूमेन में चले जाते हैं। इसलिए, इसे अतिनिस्यंदन की प्रक्रिया माना जाता है। गुर्दों द्वारा प्रति मिनट बनने वाले निस्यंद की मात्रा को ग्लोमेरुलर निस्यंदन दर (GFR) कहा जाता है। एक स्वस्थ व्यक्ति में GFR लगभग 125 मिलीलीटर/मिनट होती है, अर्थात् 180 लीटर प्रति दिन!

गुर्दों में ग्लोमेरुलर निस्यंदन दर को नियंत्रित करने के लिए अंतर्निहित तंत्र होते हैं। एक ऐसा ही कुशल तंत्र जुक्स्टा-ग्लोमेरुलर उपकरण (JGA) द्वारा संचालित होता है। JGA एक विशेष संवेदनशील क्षेत्र है जो डिस्टल कन्वोल्यूटेड ट्यूब और एफरेंट आर्टीरियोल के संपर्क बिंदु पर कोशिकीय परिवर्तनों से बनता है। GFR में गिरावट JG कोशिकाओं को सक्रिय कर सकती है ताकि वे रेनिन स्रावित करें, जो ग्लोमेरुलर रक्त प्रवाह को उत्तेजित करके GFR को पुनः सामान्य कर सकता है।

प्रतिदिन बनने वाले निस्यंद की मात्रा (180 लीटर प्रतिदिन) की मूत्र से निकलने वाली मात्रा (1.5 लीटर) से तुलना करने पर सुझाव मिलता है कि लगभग 99 प्रतिशत निस्यंद को गुर्दे की नलिकाओं द्वारा पुनः अवशोषित किया जाता है। इस प्रक्रिया को पुनः अवशोषण कहा जाता है। नेफ्रॉन के विभिन्न खंडों की नलिकीय उपकला कोशिकाएं यह कार्य सक्रिय या निष्क्रिय तंत्रों द्वारा करती हैं। उदाहरण के लिए, निस्यंद में ग्लूकोज, अमीनो अम्ल, Na+ आदि पदार्थ सक्रिय रूप से पुनः अवशोषित होते हैं जबकि नाइट्रोजनीय अपशिष्ट निष्क्रिय परिवहन द्वारा अवशोषित होते हैं। पानी का पुनः अवशोषण भी नेफ्रॉन के प्रारंभिक खंडों में निष्क्रिय रूप से होता है (चित्र 19.5)।

मूत्र निर्माण के दौरान, नलिकीय कोशिकाएं H+, K+ और अमोनिया जैसे पदार्थों को निस्यंद में स्रावित करती हैं। नलिकीय स्राव भी मूत्र निर्माण का एक महत्वपूर्ण चरण है क्योंकि यह शरीर के द्रवों की आयनिक और अम्ल-क्षार संतुलन को बनाए रखने में सहायक होता है।

19.3 नलिकाओं का कार्य#

प्रॉक्सिमल कन्वोल्यूटेड ट्यूब्यूल (PCT): PCT सरल घनाकार ब्रश बॉर्डर एपिथेलियम से आबद्ध होता है जो पुनःअवशोषण के लिए सतह क्षेत्र को बढ़ाता है। लगभग सभी आवश्यक पोषक तत्व, और 70-80 प्रतिशत इलेक्ट्रोलाइट्स तथा जल इस खंड द्वारा पुनःअवशोषित होते हैं। PCT शरीर के द्रवों के pH और आयनिक संतुलन को बनाए रखने में भी सहायता करता है, क्योंकि यह वरणात्मक रूप से हाइड्रोजन आयनों और अमोनिया को फिल्ट्रेट में स्रावित करता है और उससे HCO3– को अवशोषित करता है।

हेनले का लूप: इसके आरोही लिंब में पुनःअवशोषण न्यूनतम होता है। यद्यपि, यह क्षेत्र मेड्यूली इंटरस्टिशियल द्रव की उच्च ऑस्मोलैरिटी बनाए रखने में महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है। हेनले के लूप का अवरोही लिंब जल के लिए पारगम्य होता है लेकिन इलेक्ट्रोलाइट्स के लिए लगभग अपारगम्य होता है। इससे फिल्ट्रेट नीचे बढ़ते समय सान्द्रित होता जाता है। आरोही लिंब जल के लिए अपारगम्य होता है लेकिन इलेक्ट्रोलाइट्स के परिवहन को सक्रिय या निष्क्रिय रूप से अनुमति देता है। इसलिए, जब सान्द्रित फिल्ट्रेट ऊपर की ओर बढ़ता है, तो इलेक्ट्रोलाइट्स के मेड्यूली द्रव में जाने के कारण यह तनु हो जाता है।

डिस्टल कन्वोल्यूटेड ट्यूब्यूल (DCT): इस खंड में Na+ और जल का प्रतिबंधित पुनःअवशोषण होता है। DCT HCO3– के पुनःअवशोषण और रक्त में pH तथा सोडियम-पोटैशियम संतुलन बनाए रखने के लिए हाइड्रोजन और पोटैशियम आयनों तथा NH3 के वरणात्मक स्रावन में भी सक्षम होता है।

चित्र 19.5 नेफ्रॉन के विभिन्न भागों में प्रमुख पदार्थों का पुनःअवशोषण और स्रावण (तीर पदार्थों की गति की दिशा दर्शाते हैं।)

संग्रह नलिका: यह लंबी नलिका वृक्क के कोर्टेक्स से मेडुला के आंतरिक भागों तक फैली होती है। इस क्षेत्र से बड़ी मात्रा में जल का पुनःअवशोषण होकर सांद्र मूत्र बनाया जा सकता है। यह खंड रक्त की ऑस्मोलारिटी बनाए रखने के लिए थोड़ी मात्रा में यूरिया को मेडुलरी इंटरस्टिशियम में जाने देता है। यह H⁺ और K⁺ आयनों के चयनात्मक स्रावण द्वारा रक्त के pH और आयनिक संतुलन को बनाए रखने में भी भूमिका निभाती है (चित्र 19.5)।

19.4 निस्यंद का सांद्रित होने की क्रियाविधि#

स्तनधारियों में सांद्र मूत्र बनाने की क्षमता होती है। हेन्ले का लूप और वासा रेक्टा इसमें महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं। हेन्ले के लूप की दोनों भुजाओं में फिल्ट्रेट का प्रवाह विपरीत दिशाओं में होता है और इस प्रकार यह एक काउंटर करंट बनाता है। वासा रेक्टा की दोनों भुजाओं से रक्त का प्रवाह भी काउंटर करंट पैटर्न में होता है। हेन्ले के लूप और वासा रेक्टा के बीच निकटता और उनमें काउंटर करंट होने से आंतरिक मेड्यूलरी इंटरस्टिशियम में ऑस्मोलैरिटी को बढ़ाकर बनाए रखने में मदद मिलती है, अर्थात् कॉर्टेक्स में 300 mOsmolL–1 से लेकर आंतरिक मेड्यूला में लगभग 1200 mOsmolL–1 तक। यह ग्रेडिएंट मुख्य रूप से NaCl और यूरिया के कारण होता है। NaCl को हेन्ले के लूप की आरोही भुजा द्वारा परिवहित किया जाता है जो वासा रेक्टा की अवरोही भुजा के साथ विनिमय करता है। NaCl को वासा रेक्टा की आरोही भाग द्वारा इंटरस्टिशियम में वापस लाया जाता है। इसी प्रकार, थोड़ी मात्रा में यूरिया हेन्ले के लूप की आरोही भुजा के पतले खंड में प्रवेश करता है जिसे संग्रहण नलिका द्वारा वापस इंटरस्टिशियम में पहुँचाया जाता है। ऊपर वर्णित पदार्थों का परिवहन, हेन्ले के लूप और वासा रेक्टा की विशेष व्यवस्था द्वारा सुगम बनाया जाता है, जिसे काउंटर करंट तंत्र (Figure. 19.6) कहा जाता है। यह तंत्र मेड्यूलरी इंटरस्टिशियम में सांद्रता ग्रेडिएंट को बनाए रखने में मदद करता है। ऐसे इंटरस्टिशियल ग्रेडिएंट की उपस्थिति संग्रहण नलिका से पानी के आसान प्रवाह में सहायक होती है जिससे फिल्ट्रेट (मूत्र) सांद्र हो जाता है। मानव गुर्दे प्रारंभिक फिल्ट्रेट की तुलना में लगभग चार गुना सांद्र मूत्र बना सकते हैं।

चित्र 19.6 नेफ्रॉन और वासा रेक्टा की आरेखीय प्रतिनिधित्व जो काउंटर करंट तंत्र को दर्शाता है

19.5 वृक्क कार्य का नियमन#

वृक्क का कार्य कुशलता से हार्मोनल प्रतिपुष्टि तंत्रों द्वारा नियंत्रित और विनियमित किया जाता है जिसमें हाइपोथैलेमस, JGA और कुछ हद तक हृदय शामिल होते हैं।

शरीर में ऑस्मोरिसेप्टर रक्त आयतन, शरीर द्रव आयतन और आयनिक सांद्रता में परिवर्तनों द्वारा सक्रिय होते हैं। शरीर से द्रव की अत्यधिक हानि इन रिसेप्टरों को सक्रिय कर सकती है जो हाइपोथैलेमस को न्यूरोहाइपोफाइसिस से एंटीडाययूरेटिक हार्मोन (ADH) या वासोप्रेसिन के स्राव को उत्तेजित करते हैं। ADH नलिका के उत्तरार्ध से जल के पुनःअवशोषण की सुविधा प्रदान करता है, जिससे डाययूरिसिस को रोका जाता है। शरीर द्रव आयतन में वृद्धि ऑस्मोरिसेप्टरों को बंद कर सकती है और प्रतिपुष्टि को पूरा करने के लिए ADH के स्राव को दबा सकती है। ADH रक्त वाहिकाओं पर अपने संकीर्ण प्रभावों द्वारा भी वृक्क कार्य को प्रभावित कर सकता है। इससे रक्तचाप में वृद्धि होती है। रक्तचाप में वृद्धि ग्लोमेरुलर रक्त प्रवाह और इस प्रकार GFR को बढ़ा सकती है।

JGA एक जटिल नियामक भूमिका निभाता है। ग्लोमेरुलर रक्त प्रवाह/ग्लोमेरुलर रक्त दबाव/GFR में गिरावट JG कोशिकाओं को सक्रिय कर सकती है ताकि वे रेनिन रिलीज़ करें जो रक्त में एंजियोटेंसिनोजन को एंजियोटेंसिन I में और आगे एंजियोटेंसिन II में बदलता है। एंजियोटेंसिन II, एक शक्तिशाली वासोकॉनस्ट्रिक्टर होने के नाते, ग्लोमेरुलर रक्त दबाव बढ़ाता है और इस प्रकार GFR बढ़ाता है। एंजियोटेंसिन II एड्रिनल कॉर्टेक्स को भी एल्डोस्टेरोन रिलीज़ करने के लिए सक्रिय करता है। एल्डोस्टेरोन ट्यूब्यूल के डिस्टल भागों से Na+ और पानी के पुनर्अवशोषण का कारण बनता है। इससे भी रक्त दबाव और GFR में वृद्धि होती है। इस जटिल तंत्र को आमतौर पर रेनिन-एंजियोटेंसिन तंत्र के रूप में जाना जाता है।

हृदय के एट्रिया में रक्त प्रवाह में वृद्धि एट्रियल नैट्रियुरेटिक फैक्टर (ANF) की रिलीज़ का कारण बना सकती है। ANF वासोडिलेशन (रक्त वाहिकाओं का फैलाव) का कारण बन सकता है और इस प्रकार रक्त दबाव घटा सकता है। ANF तंत्र, इसलिए, रेनिन-एंजियोटेंसिन तंत्र पर एक चेक के रूप में कार्य करता है।

19.6 मिक्चुरिशन#

नेफ्रॉन द्वारा बनाया गया मूत्र अंततः मूत्राशय तक पहुँचाया जाता है जहाँ इसे तब तक संग्रहित किया जाता है जब तक केंद्रीय तंत्रिका तंत्र (CNS) द्वारा एक स्वैच्छिक संकेत नहीं दिया जाता है। यह संकेत मूत्र से भरने पर मूत्राशय के फैलाव से प्रारंभ होता है। प्रतिक्रिया में, मूत्राशय की दीवारों पर स्थित स्ट्रेच रिसेप्टर्स CNS को संकेत भेजते हैं। CNS मोटर संदेशों को आगे बढ़ाता है ताकि मूत्राशय की स्मूथ मांसपेशियों के संकुचन और यूरेथ्रल स्फिंक्टर के एक साथ विश्राम को प्रारंभ किया जा सके जिससे मूत्र का विसर्जन होता है। मूत्र के विसर्जन की प्रक्रिया को मिक्चुरिशन कहा जाता है और इसे उत्पन्न करने वाली तंत्रिकीय क्रियाओं को मिक्चुरिशन रिफ्लेक्स कहा जाता है।

एक वयस्क मानव औसतन प्रतिदिन 1 से 1.5 लीटर मूत्र का विसर्जन करता है। बना हुआ मूत्र हल्के पीले रंग का पानीनुमा द्रव होता है जो थोड़ा अम्लीय (pH-6.0) होता है और इसकी एक विशिष्ट गंध होती है। औसतन प्रतिदिन 25-30 ग्राम यूरिया बाहर निकलता है। विभिन्न स्थितियाँ मूत्र की विशेषताओं को प्रभावित कर सकती हैं। मूत्र के विश्लेषण से कई चयापचय विकारों और गुर्दे की खराबी के नैदानिक निदान में मदद मिलती है। उदाहरण के लिए, मूत्र में ग्लूकोज (ग्लाइकोस्यूरिया) और कीटोन निकायों (कीटोन्यूरिया) की उपस्थिति मधुमेह का संकेत देती है।

19.7 उत्सर्जन में अन्य अंगों की भूमिका#

गुर्दों के अलावा, फेफड़े, यकृत और त्वचा भी उत्सर्जी अपशिष्टों के निष्कासन में सहायता करते हैं।

हमारे फेफड़े बड़ी मात्रा में CO₂ (लगभग 200 मिली/मिनट) और हर दिन उल्लेखनीय मात्रा में पानी भी निकालते हैं। यकृत, हमारे शरीर की सबसे बड़ी ग्रंथि, पित्त स्रावित करती है जिसमें बिलीरूबिन, बिलिवर्डिन, कोलेस्ट्रॉल, अपघटित स्टेरॉयड हार्मोन, विटामिन और दवाएँ आदि पदार्थ होते हैं। इनमें से अधिकांश पदार्थ अंततः पाचन अपशिष्टों के साथ बाहर निकल जाते हैं। त्वचा में स्थित पसीने और तैलीय ग्रंथियाँ अपने स्रावों के माध्यम से कुछ पदार्थों को बाहर निकाल सकती हैं। पसीने की ग्रंथियों द्वारा बना पसीना एक जलीय द्रव होता है जिसमें NaCl, थोड़ी मात्रा में यूरिया, लैक्टिक अम्ल आदि होते हैं। यद्यपि पसीने का प्राथमिक कार्य शरीर की सतह पर ठंडक प्रभाव पैदा करना है, यह ऊपर वर्णित कुछ अपशिष्टों को निकालने में भी सहायक होता है। तैलीय ग्रंथियाँ सीबम के माध्यम से स्टेरॉल, हाइड्रोकार्बन और मोम जैसे कुछ पदार्थों को बाहर निकालती हैं। यह स्राव त्वचा के लिए एक सुरक्षात्मक तैलीय आवरण प्रदान करता है। क्या आप जानते हैं कि थोड़ी मात्रा में नाइट्रोजनीय अपशिष्ट लार के माध्यम से भी बाहर निकल सकते हैं?

19.8 उत्सर्जन तंत्र के विकार#

गुर्दों की खराबी रक्त में यूरिया के संचय का कारण बन सकती है, जिसे यूरिमिया कहा जाता है, जो अत्यधिक हानिकारक है और गुर्दे की विफलता का कारण बन सकता है। ऐसे रोगियों में, यूरिया को हेमोडायलिसिस नामक प्रक्रिया द्वारा हटाया जा सकता है। हेमोडायलिसिस की प्रक्रिया के दौरान, एक सुविधाजनक धमनी से निकाले गए रक्त को एक डायलिसिंग यूनिट में पंप किया जाता है जिसे कृत्रिम गुर्दा कहा जाता है। एक सुविधाजनक धमनी से निकाले गए रक्त को एक डायलिसिंग यूनिट में पंप किया जाता है जिसमें हेपरिन जैसा एंटीकोआगुलेंट मिलाया जाता है। यह यूनिट एक लपेटे गए सेलोफेन ट्यूब से बना होता है जिसे एक द्रव (डायलिसिंग द्रव) से घिरा होता है जिसकी संरचना प्लाज्मा के समान होती है सिवाय नाइट्रोजनीय अपशिष्टों के। ट्यूब की छिद्रयुक्त सेलोफेन झिल्ली सांद्रता ग्रेडिएंट के आधार पर अणुओं के पारगमन की अनुमति देती है। चूंकि डायलिसिंग द्रव में नाइट्रोजनीय अपशिष्ट अनुपस्थित होते हैं, ये पदार्थ स्वतंत्र रूप से बाहर चले जाते हैं, जिससे रक्त साफ हो जाता है। साफ किया गया रक्त शरीर में एक शिरा के माध्यम से वापस पंप किया जाता है जिसमें एंटी-हेपरिन मिलाया जाता है। यह विधि दुनिया भर के हजारों यूरिमिक रोगियों के लिए एक वरदान है।

गुर्दा प्रत्यारोपण तीव्र गुर्दे की विफलता (गुर्दे की विफलता) के सुधार में अंतिम विधि है। एक कार्यशील गुर्दा प्रत्यारोपण के लिए दाता से, वरीयता से एक निकट संबंधी से, लिया जाता है ताकि इसे होस्ट की प्रतिरक्षा प्रणाली द्वारा अस्वीकार किए जाने की संभावना को कम किया जा सके। आधुनिक नैदानिक प्रक्रियाओं ने इस जटिल तकनीक की सफलता दर को बढ़ाया है।

गुर्दे की पथरी: गुर्दे के भीतर बने ऑक्सालेट आदि लवणों के क्रिस्टलीकृत अघुलनशील द्रव्य के पत्थर या द्रव्यांश।
ग्लोमेरुलोनेफ्राइटिस: गुर्दे के ग्लोमेरुली की सूजन।

सारांश#

शरीर में संचित अनेक नाइट्रोजन-युक्त पदार्थ, आयन, CO2, जल आदि को बाहर निकालना आवश्यक होता है। बनने वाले नाइट्रोजनयुक्त अपशिष्टों की प्रकृति और उनके उत्सर्जन में जंतुओं के बीच भिन्नता होती है, जो मुख्यतः आवास (जल की उपलब्धता) पर निर्भर करती है। अमोनिया, यूरिया और यूरिक अम्ल प्रमुख नाइट्रोजनयुक्त अपशिष्ट हैं जो उत्सर्जित होते हैं।

प्रोटोनेफ्रिडिया, नेफ्रिडिया, मालपीगी नलिकाएँ, हरित ग्रंथियाँ और गुर्दे जंतुओं में सामान्य उत्सर्जी अंग हैं। ये केवल नाइट्रोजनयुक्त अपशिष्टों को ही बाहर नहीं करते, शरीर के द्रवों के आयनिक और अम्ल-क्षार संतुलन को बनाए रखने में भी सहायक होते हैं।

मनुष्यों में, उत्सर्जन तंत्र में एक युग्म वृक्क (गुर्दे), एक युग्म मूत्रवाहिनियाँ, एक मूत्राशय और एक मूत्रनालिका होती है। प्रत्येक वृक्क में लाखों से अधिक नलिकाओं जैसी संरचनाएँ होती हैं जिन्हें नेफ्रॉन कहा जाता है। नेफ्रॉन वृक्क की कार्यात्मक इकाई है और इसके दो भाग होते हैं—ग्लोमेरुलस और वृक्क नलिका। ग्लोमेरुलस वृक्क धमनी की सूक्ष्म शाखाओं, आगमन धमनिकाओं से बने केशिकाओं का गुच्छ होता है। वृक्क नलिका दोहरी दीवार वाली बॉवमैन कैप्सूल से प्रारंभ होती है और आगे चलकर इसे समीपस्थ संकीर्ण नलिका (PCT), हेनले का लूप (HL) और दूरस्थ संकीर्ण नलिका (DCT) में विभेदित किया जाता है। अनेक नेफ्रॉनों की DCT एक सामान्य संग्राही नलिका से मिलती हैं, जिनमें से अनेक अंततः मज्जा पिरैमिड्स के माध्यम से वृक्क पेल्विस में खुलती हैं। बॉवमैन कैप्सूल ग्लोमेरुलस को घेरकर मालपीगी या वृक्क कॉर्पसल बनाती है।

मूत्र निर्माण तीन मुख्य प्रक्रियाओं से होता है, अर्थात्, निस्यंदन, पुनःअवशोषण और स्राव। निस्यंदन एक अचयनात्मक प्रक्रिया है जो ग्लोमेरुलस द्वारा ग्लोमेरुलर केशिका रक्त दाब का उपयोग करते हुए की जाती है। लगभग 1200 मिली रक्त प्रति मिनट ग्लोमेरुलस द्वारा निस्यंदित होता है ताकि बोमन कैप्सूल में प्रति मिनट 125 मिली निस्यंद बन सके (GFR)। JGA, नेफ्रॉन का एक विशिष्ट भाग, GFR के नियमन में महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है। नेफ्रॉन के विभिन्न भागों से लगभग 99 प्रतिशत निस्यंद का पुनःअवशोषण होता है। PCT पुनःअवशोषण और चयनात्मक स्राव का प्रमुख स्थल है। HL मुख्य रूप से मूत्रपिंड अंतरस्तिथि में ऑस्मोलर ग्रेडिएंट (300 mOsmolL–1 -1200 mOsmolL–1) को बनाए रखने में सहायक होता है। DCT और संग्रह नलिका जल और कुछ इलेक्ट्रोलाइटों के व्यापक पुनःअवशोषण की अनुमति देते हैं, जो ऑस्मोरेग्यूलेशन में सहायक होते हैं: H+, K+ और NH3 नलिकाओं द्वारा निस्यंद में स्रावित किए जा सकते हैं ताकि शरीर द्रवों की आयनिक संतुलन और pH को बनाए रखा जा सके।

हेनले लूप की दो भुजाओं और वासा रेक्टा (हेनले लूप के समानांतर स्थित केशिका) के बीच एक प्रतिवर्ती तंत्र कार्य करता है। निस्यंद उतरती हुई भुजा के साथ नीचे बढ़ने पर सान्द्रित होता जाता है, परन्तु चढ़ती हुई भुजा द्वारा इसे तनु किया जाता है। इस व्यवस्था द्वारा इलेक्ट्रोलाइट्स और यूरिया इंटरस्टीशियम में संरक्षित रहते हैं। DCT और संग्राही नलिका निस्यंद को लगभग चार गुना सान्द्रित करती हैं, अर्थात् 300 mOsmolL⁻¹ से 1200 mOsmolL⁻¹ तक, जो जल के संरक्षण का एक उत्कृष्ट तंत्र है। मूत्र को मूत्राशय में संचित किया जाता है जब तक कि CNS से एक स्वैच्छिक संकेत आकर इसे मूत्रमार्ग द्वारा मुक्त नहीं कर देता, अर्थात् मूत्रत्याग। त्वचा, फेफड़े और यकृत भी उत्सर्जन में सहायता करते हैं।