जानवर अमोनिया, यूरिया, यूरिक एसिड, कार्बन डाइऑक्साइड, पानी और Na+, K+, Cl–, फॉस्फेट, सल्फेट आदि आयनों को चयापचय गतिविधियों या अधिक सेवन जैसे अन्य साधनों से संचित करते हैं। इन पदार्थों को पूरी तरह या आंशिक रूप से हटाना होता है। इस अध्याय में आप इन पदार्थों के उन्मूलन की क्रियाविधियाँ सीखेंगे, विशेष रूप से सामान्य नाइट्रोजनीय अपशिष्टों पर ज़ोर 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 को बाहर निकालने की प्रक्रिया अमोनोटेलिज़्म है। कई अस्थि मछलियाँ, जलीय उभयचर और जलीय कीट प्रकृति में अमोनोटेलिक होते हैं। अमोनिया, चूँकि यह आसानी से घुलनशील है, आमतौर पर शरीर की सतहों या मछलियों में गिल सतहों के माध्यम से अमोनियम आयनों के रूप में विसरित होकर बाहर निकल जाता है। इसके निष्कासन में गुर्दे कोई महत्वपूर्ण भूमिका नहीं निभाते। स्थलीय अनुकूलन ने जल के संरक्षण के लिए यूरिया और यूरिक एसिड जैसे कम विषैले नाइट्रोजनीय अपशिष्टों के उत्पादन को आवश्यक बना दिया। स्तनधारी, कई स्थलीय उभयचर और समुद्री मछलियाँ मुख्य रूप से यूरिया का निष्कासन करती हैं और उन्हें यूरियोटेलिक जीव कहा जाता है। इन जीवों में चयापचय द्वारा उत्पन्न अमोनिया इनके यकृत में यूरिया में परिवर्तित होकर रक्त में मिलता है, जिसे गुर्दे द्वारा छानकर बाहर निकाल दिया जाता है। इनमें से कुछ जीवों की गुर्दे की कोशिका में कुछ मात्रा में यूरिया वांछित ऑस्मोलैरिटी बनाए रखने के लिए संचित रह सकता है। सरीसृप, पक्षी, स्थलीय घोंघे और कीट नाइट्रोजनीय अपशिष्टों को न्यूनतम जल हानि के साथ यूरिक एसिड के रूप में गोली या पेस्ट के रूप में बाहर निकालते हैं और इन्हें यूरिकोटेलिक जीव कहा जाता है।

जन्तु साम्राज्य का सर्वेक्षण विस्तृत प्रकार के उत्सर्जी संरचनाओं को प्रस्तुत करता है। अधिकांश अकशेरूकियों में ये संरचनाएँ सरल नलिकाओं के रूप में होती हैं जबकि कशेरूकी जटिल नलिकाओं वाले अंगों—वृक्कों (गुर्दों)—का विकास करते हैं। कुछ ऐसी संरचनाओं का यहाँ उल्लेख किया गया है। प्रोटोनेफ्रिडिया या लौ कोशिकाएँ प्लेटीहेल्मिन्थीज़ (सपाटकृमि, उदा. प्लेनेरिया), रोटिफ़र्स, कुछ ऐनेलिड्स तथा सेफ़लोकोर्डेट—एम्फ़ॉक्सस—की उत्सर्जी संरचनाएँ हैं। प्रोटोनेफ्रिडिया मुख्यतः आयनिक एवं द्रव आयतन नियमन, अर्थात् ऑस्मोरेग्युलेशन से सम्बद्ध होते हैं। नेफ्रिडिया गोलकृमि तथा अन्य ऐनेलिड्स की नलिकाओं वाली उत्सर्जी संरचनाएँ हैं। नेफ्रिडिया नाइट्रोजनीय अपशिष्टों को हटाने तथा द्रव व आयनिक संतुलन बनाए रखने में सहायक होते हैं। मालपीगी नलिकाएँ अधिकांश कीटों—कॉकरोच सहित—की उत्सर्जी संरचनाएँ हैं। मालपीगी नलिकाएँ नाइट्रोजनीय अपशिष्टों के निष्कासन तथा ऑस्मोरेग्युलेशन में सहायता करती हैं। ऐन्टेनल ग्रंथियाँ या हरित ग्रंथियाँ झींगा जैसे क्रस्टेशियन्स में उत्सर्जी कार्य सम्पादित करती हैं।

19.1 मानव उत्सर्जी तंत्र

मनुष्यों में उत्सर्जी तंत्र वृक्कों (गुर्दों) का एक युग्म, एक युग्म मूत्रवाहिनियों, एक मूत्राशय तथा एक मूत्रमार्ग (चित्र 19.1) से बना होता है।

चित्र 19.1 मानव मूत्र तंत्र

गुर्दे लाल-भूरे, सेम के आकार के संरचनाएँ हैं जो अंतिम वक्षीय और तीसरी कटि कशेरूकाओं के बीच, उदर गुहा की पृष्ठीय आंतरिक दीवार के समीप स्थित होते हैं। एक वयस्क मानव के प्रत्येक गुर्दे की लंबाई 10-12 सेमी, चौड़ाई 5-7 सेमी, मोटाई 2-3 सेमी होती 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, फनल के आकार का स्थान होता है जिसे रीनल पेल्विस कहा जाता है जिसमें कैलिसीज़ नामक प्रक्षेप 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 शंकु के आकार के द्रव्यमानों (मेड्यूलरी पिरामिड्स) में विभाजित किया जाता है जो कैलिसीज़ (एकवचन: कैलिक्स) में प्रक्षेपित होते हैं। कार्टेक्स मेड्यूलरी पिरामिड्स के बीच रीनल कॉलम के रूप में फैला होता है जिसे बर्टिनी के स्तंभ कहा जाता है (चित्र 19.2)।

चित्र 19.2 गुर्दे का अनुदैर्घ्य काटचित्र (आरेखीय)

प्रत्येक गुर्दे में लगभग एक लाख जटिल नलिका जैसी संरचनाएँ होती हैं जिन्हें नेफ्रॉन (चित्र 19.3) कहा जाता है, जो कि कार्यात्मक इकाइयाँ होती हैं। प्रत्येक नेफ्रॉन के दो भाग होते हैं - ग्लोमेरुलस और गुर्दे की नलिका। ग्लोमेरुलस केशिकाओं का एक गुच्छ होता है जो आगमन धमनी - गुर्दे की धमनी की एक महीन शाखा - द्वारा बनता है। ग्लोमेरुलस से रक्त को एक निर्गमन धमनी द्वारा बाहर ले जाया जाता है।

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

वृक्क नलिका एक दोहरी दीवार वाले कप के आकार की संरचना बॉमैन कैप्सूल से प्रारंभ होती है, जो ग्लोमेरुलस को घेरे रहती है। ग्लोमेरुलस को बॉमैन कैप्सूल के साथ मिलाकर मालपीघी शरीर या वृक्क कॉर्पसल कहा जाता है (चित्र 19.4)। नलिका आगे बढ़कर एक अत्यधिक कुंडलित जाल बनाती है - समीपस्थ संकुलित नलिका (PCT)। एक बालपिन के आकार की हेनले लूप नलिका का अगला भाग है जिसमें एक अवरोही और एक ऊर्ध्वाधर अंग होता है। ऊर्ध्वाधर अंग आगे एक अन्य अत्यधिक कुंडलित नलिकीय क्षेत्र दूरस्थ संकुलित नलिका (DCT) के रूप में जारी रहता है। कई नेफ्रॉनों की DCT एक सीधी नली संग्राहक नलिका में खुलती है, जिनमें से कई एकत्रित होकर मेड्यूलरी पिरामिड्स के माध्यम से कैलिसेस में वृक्क पेल्विस में खुलती हैं। नेफ्रॉन का मालपीघी कॉर्पसल, 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 मालपीघी शरीर (वृक्क कॉर्पसल)

ग्लोमेरुलस से निकलने वाली एफरेंट धमनी वृक्क नलिका के चारों ओर एक सूक्ष्म केशिका जाल बनाती है जिसे पेरिट्यूब्युलर केशिकाएँ कहा जाता है। इस जाल की एक बहुत ही बारीक नली हेनले के लूप के समानांतर चलती है और ‘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 होती हैं।

मूत्र निर्माण का पहला चरण रक्त का निस्यंदन है, जिसे ग्लोमेरुलस द्वारा किया जाता है और इसे ग्लोमेरुलर निस्यंदन कहा जाता है। औसतन, गुर्दे प्रति मिनट 1100-1200 मिलीलीटर रक्त का निस्यंदन करते हैं जो हृदय के प्रत्येक वेंट्रिकल द्वारा प्रति मिनट पंप किए गए रक्त का लगभग 1/5वां हिस्सा है। ग्लोमेरुलर केशिका रक्त दाब रक्त को तीन परतों के माध्यम से निस्यंदित करता है, अर्थात् ग्लोमेरुलर रक्त वाहिकाओं का अंतःस्थल, बोमन कैप्सूल का उपकला और इन दोनों परतों के बीच की आधारभूत झिल्ली। बोमन कैप्सूल की उपकला कोशिकाएं जिन्हें पोडोसाइट्स कहा जाता है, एक जटिल तरीके से व्यवस्थित होती हैं ताकि कुछ सूक्ष्म रिक्त स्थान जिन्हें निस्यंदन झिरी या झिरी छिद्र कहा जाता है, छूट सकें। रक्त इन झिल्लियों से इतनी सूक्ष्मता से निस्यंदित होता है कि प्लाज्मा के लगभग सभी घटक प्रोटीनों को छोड़कर बोमन कैप्सूल के ल्यूमेन में चले जाते हैं। इसलिए, इसे अतिनिस्यंदन की प्रक्रिया माना जाता है। गुर्दों द्वारा प्रति मिनट बने 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 एपिथीलियम से आबद्ध होता है जो पुनःअवशोषण के लिए सतह क्षेत्र को बढ़ाता है। लगभग सभी आवश्यक पोषक तत्व, और 70-80 प्रतिशत इलेक्ट्रोलाइट्स तथा पानी इस खंड द्वारा पुनःअवशोषित होते हैं। PCT शरीर के द्रवों के pH और आयनिक संतुलन को बनाए रखने में भी मदद 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 भाग में पुनःअवशोषण न्यूनतम होता है। फिर भी, यह क्षेत्र मेड्यूली इंटरस्टिशियल द्रव की उच्च ऑस्मोलारिटी बनाए रखने में महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है। हेनले के लूप का अवरोही भाग पानी के लिए पारगम्य है लेकिन इलेक्ट्रोलाइट्स के लिए लगभग अपारगम्य है। इससे फिल्ट्रेट नीचे बढ़ने पर सांद्र होता जाता है। आरोही भाग पानी के लिए अपारगम्य है लेकिन इलेक्ट्रोलाइट्स को सक्रिय या निष्क्रिय रूप से परिवहन करने की अनुमति देता है। इसलिए, जैसे ही सांद्र फिल्ट्रेट ऊपर की ओर बढ़ता है, इलेक्ट्रोलाइट्स के मेड्यूलरी द्रव में जाने के कारण यह तनु हो जाता है।

डिस्टल कन्वोल्यूटेड ट्यूब्यूल (DCT): इस खंड में Na+ और पानी 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 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 की बाह्य मज्जा (cortex) से आरंभ होकर मध्य मज्जा (medulla) के भीतरी भागों तक फैली होती है। इस क्षेत्र से बड़ी मात्रा में जल का पुनःअवशोषण होकर मूत्र को सान्द्रित (concentrated) किया जा सकता है। यह खंड रक्त की पीएच और आयनिक संतुलन बनाए रखने के लिए चयनात्मक रूप से H⁺ और K⁺ आयनों के स्रावण में भूमिका निभाता है और मध्य मज्जीय अंतरद्रव्य (medullary interstitium) में थोड़ी मात्रा में यूरिया के प्रवेश की अनुमति देता है ताकि ऑस्मोलारिटी बनी रहे (चित्र 19.5)।

19.4 निस्यंद (फिल्ट्रेट) के सान्द्रित होने की क्रियाविधि

स्तनधारियों में सांद्र मूत्र बनाने की क्षमता होती है। हेनले का लूप और वासा रेक्टा इसमें महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं। हेनले के लूप की दो भुजाओं में फिल्ट्रेट का प्रवाह विपरीत दिशाओं में होता है और इस प्रकार यह एक काउंटर करंट बनाता है। वासा रेक्टा की दो भुजाओं से होकर रक्त का प्रवाह भी काउंटर करंट पैटर्न में होता है। हेनले के लूप और वासा रेक्टा के बीच निकटता तथा उनमें काउंटर करंट होने से आंतरिक मेड्यूलरी इंटरस्टीशियम की ओर ऑस्मोलारिटी बढ़ती रहती है, अर्थात् 300 mOsmolL–1 से लेकर आंतरिक मेड्यूला में लगभग 1200 mOsmolL–1 तक। यह ग्रेडिएंट मुख्यतः NaCl और यूरिया के कारण होता है। NaCl को हेनले के लूप की आरोही भुजा द्वारा परिवहित किया जाता है जो वासा रेक्टा की अवरोही भुजा से आदान-प्रदान होता है। NaCl वासा रेक्टा की आरोही भाग द्वारा पुनः इंटरस्टीशियम में लौटाया जाता है। इसी प्रकार, थोड़ी मात्रा में यूरिया हेनले के लूप की आरोही भुजा के पतले खंड में प्रवेश करता है जिसे संग्रह नलिका द्वारा पुनः इंटरस्टीशियम में परिवहित किया जाता है। उपरोक्त वर्णित पदार्थों का परिवहन, हेनले 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 इंटरस्टीशियम में सांद्रता ग्रेडिएंट बनाए रखने में सहायक होता है। ऐसे इंटरस्टीशियल ग्रेडिएंट की उपस्थिति संग्रह नलिका से पानी के सरल प्रवाह में सहायक होती है जिससे फिल्ट्रेट (मूत्र) सांद्र हो जाता है। मानव गुर्दे लगभग चार गुना अधिक सांद्र मूत्र बना सकते हैं जितना प्रारंभिक फिल्ट्रेट बनता है।

चित्र 19.6 नेफ्रॉन और वासा रेक्टा की आरेखीय प्रस्तुति जो काउंटर करंट तंत्रों को दर्शाती है

19.5 वृक्क कार्य का नियमन

वृक्क का कार्यनिष्पादन कुशलतापूर्वक हार्मोनल प्रतिपुष्टि तंत्रों द्वारा नियंत्रित और विनियमित किया जाता है जिनमें 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 जारी करने के लिए उत्तेजित करते हैं। ADH नलिका के उत्तरार्ध भागों से जल पुनःअवशोषण को सरल बनाता है, जिससे मूत्रवर्धन 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 छोड़ें जो रक्त में एंजियोटेंसिनोजन को एंजियोटेंसिन I में बदलता है और आगे चलकर एंजियोटेंसिन II में। एंजियोटेंसिन II, एक शक्तिशाली वासोकॉन्स्ट्रिक्टर होने के नाते, ग्लोमेरुलर रक्त दबाव और इस प्रकार GFR को बढ़ाता है। एंजियोटेंसिन II एड्रिनल कॉर्टेक्स को भी एल्डोस्टेरोन छोड़ने के लिए सक्रिय करता है। एल्डोस्टेरोन नलिका के सुदूर भागों से Na+ और पानी के पुनःअवशोषण 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 आलिंदों में रक्त प्रवाह में वृद्धि एट्रियल नैट्रियूरेटिक फैक्टर (ANF) की रिहाई का कारण बन सकती है। ANF वासोडिलेशन (रक्त वाहिकाओं का फैलाव) का कारण बन सकता है और इस प्रकार रक्त दबाव को घटा सकता है। ANF तंत्र, इसलिए, रेनिन-एंजियोटेंसिन तंत्र पर एक नियंत्रण के रूप में कार्य करता है।

19.6 मिक्चुरिशन

नेफ्रॉन द्वारा बनाया गया मूत्र अंततः मूत्राशय तक पहुँचता 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 साथ-साथ इसके विश्राम को प्रारंभ किया जा सके, जिससे मूत्र का मोचन होता है। मूत्र के मोचन की इस प्रक्रिया को मिक्चुरिशन कहा जाता है और इसे उत्पन्न करने वाली तंत्रिकीय क्रियाविधि को मिक्चुरिशन रिफ्लेक्स कहा जाता है।

एक वयस्क मानव औसतन प्रतिदिन 1 से 1.5 लीटर मूत्र त्यागता 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 का विश्लेषण कई चयापचयी विकारों और गुर्दे की खराब कार्यप्रणाली के नैदानिक निदान में सहायक होता है। उदाहरण के लिए, मूत्र में ग्लूकोज़ (ग्लाइकोस्यूरिया) और कीटोन निकायों (कीटोन्यूरिया) की उपस्थिति मधुमेह का संकेत देती है।

19.7 उत्सर्जन में अन्य अंगों की भूमिका

गुर्दों के अतिरिक्त, 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 करता है जिसमें बिलीरुबिन, बिलिवर्डिन, कोलेस्ट्रॉल, अपघटित स्टेरॉयड हार्मोन, विटामिन और औषधियाँ जैसे पदार्थ होते हैं। इनमें से अधिकांश पदार्थ अंततः पाचन अपशिष्टों के साथ बाहर निकल जाते हैं। त्वचा में स्थित पसीने और तैल ग्रंथियाँ कुछ पदार्थों को अपने स्रावों के माध्यम से बाहर निकाल सकती हैं। पसीने की ग्रंथियों द्वारा उत्पादित 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 उत्पन्न करना है, यह ऊपर उल्लिखित कुछ अपशिष्टों को हटाने में भी सहायक होता है। तैल 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 लार के माध्यम से भी थोड़ी मात्रा में नाइट्रोजनीय अपशिष्ट बाहर निकाले जा सकते हैं?

19.8 उत्सर्जन तंत्र के विकार

गुर्दों के खराब होने से रक्त में यूरिया का संचय हो सकता 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 कृत्रिम गुर्दे कहे जाने वाले डायलिसिंग यूनिट में पंप किया जाता है। एक सुविधाजनक धमनी से निकाले गए रक्त को हेपरिन जैसे एंटीकोआगुलेंट को मिलाने के बाद डायलिसिंग यूनिट में पंप किया जाता है। यह यूनिट एक लिपटी हुई सेलोफेन नली से युक्त होता है जिसे प्लाज्मा के समान संरचना वाले द्रव (डायलिसिंग द्रव) से घेरा जाता है, सिवाय नाइट्रोजनीय अपशिष्टों के। नली 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 एंटी-हेपरिन मिलाने के बाद एक शिरा के माध्यम से शरीर में वापस पंप किया जाता है। यह विधि पूरी दुनिया में हजारों यूरिमिक रोगियों के लिए वरदान है।

गुर्दा प्रत्यारोपण तीव्र गुर्दे की विफलता (गुर्दे की विफलता) के सुधार की अंतिम विधि है। एक कार्यशील गुर्दे का उपयोग प्रत्यारोपण में दाता से किया जाता है, वरीयतः एक निकट संबंधी से, ताकि मेजबान की प्रतिरक्षा प्रणाली द्वारा इसके अस्वीकार होने 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 बना ऑक्सालेट आदि लवणों के क्रिस्टलीकृत नमक का पत्थर या अघुलनशील द्रव्यमान।
ग्लोमेरुलोनेफ्राइटिस: गुर्दे के ग्लोमेरूलियों की सूजन।

सारांश

शरीर में जमा होने वाले कई नाइट्रोजनयुक्त पदार्थ, आयन, CO₂, जल आदि को बाहर निकालना पड़ता है। बनने वाले नाइट्रोजनयुक्त अपशिष्टों की प्रकृति और उनके उत्सर्जन में जंतुओं के बीच मुख्यतः आवास (जल की उपलब्धता) के आधार पर भिन्नता होती है। अमोनिया, यूरिया और यूरिक अम्ल प्रमुख नाइट्रोजनयुक्त अपशिष्ट हैं जो बाहर निकाले जाते हैं।

प्रोटोनेफ्रिडिया, नेफ्रिडिया, मालपीगियन नलिकाएँ, हरित ग्रंथियाँ और गुर्दे जंतुओं में सामान्य उत्सर्जी अंग हैं। ये केवल नाइट्रोजनयुक्त अपशिष्टों को ही बाहर नहीं करते, शरीर 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 नलिकाएँ होती हैं जिन्हें नेफ्रॉन कहा जाता है। नेफ्रॉन वृक्क की कार्यात्मक इकाई है और इसके दो भाग होते हैं—ग्लोमेरुलस और वृक्क नलिका। ग्लोमेरुलस एक गुच्छीदार केशिका समूह होता है जो वृक्क धमनी की सूक्ष्म शाखाओं, अन्तःप्रवाह धमनिकाओं, से बनता है। वृक्क नलिका द्विवर्तुलाकार बोमन कैप्सूल से प्रारंभ होती है और आगे तीन भागों में विभाजित होती है—समीपस्थ वक्रित नलिका (PCT), हेनले का लूप (HL) और दूरस्थ वक्रित नलिका (DCT)। अनेक नेफ्रॉनों की DCT एक सामान्य संग्राही नलिका से मिलती हैं जो अंततः मज्जात्मक पिरामिडों के माध्यम से वृक्क पेल्विस में खुलती हैं। बोमन कैप्सूल ग्लोमेरुलस को घेरकर मालपीघी 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 बोवमैन कैप्सूल में प्रति मिनट 125 मिली निस्यंद बन सके (GFR)। JGA, नेफ्रॉन का एक विशिष्ट भाग, GFR के नियमन में महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है। लगभग 99 प्रतिशत निस्यंद का पुनःअवशोषण नेफ्रॉन के विभिन्न भागों के माध्यम से होता है। PCT पुनःअवशोषण और चयनात्मक स्राव का प्रमुख स्थल है। HL मुख्यतः गुर्दे के अंतरद्रव्य में ऑस्मोलर ग्रेडिएंट (300 mOsmolL–1 -1200 mOsmolL–1) को बनाए रखने में सहायता करता है। DCT और संग्राही नलिका जल और कुछ इलेक्ट्रोलाइट्स का व्यापक पुनःअवशोषण करते हैं, जो ऑस्मोरेग्युलेशन में सहायता करते हैं: H+, K+ और NH3 को नलिकाओं द्वारा निस्यंद में स्रावित किया जा सकता है ताकि शरीर द्रवों की आयनिक संतुलन और pH को बनाए रखा जा सके।

एक प्रतिधारा तंत्र हेनले लूप की दो भुजाओं और वासा रेक्टा (हेनले लूप के समानांतर केशिका) के बीच संचालित होता है। निस्यंद अवरोही भुजा में नीचे बढ़ते समय सांद्रित होता है, परंतु अधोरोही भुजा द्वारा इसे तनु किया जाता है। इस व्यवस्था द्वारा इलेक्ट्रोलाइट्स और यूरिया इंटरस्टीशियम में संरक्षित रहते हैं। डीसीटी और संग्राही नलिका निस्यंद को लगभग चार गुना सांद्रित करते हैं, अर्थात् 300 mOsmolL⁻¹ से 1200 mOsmolL⁻¹ तक, जल संरक्षण का एक उत्कृष्ट तंत्र है। मूत्र को मूत्राशय में संग्रहित किया जाता है जब तक कि केंद्रीय तंत्रिका तंत्र से एक स्वैच्छिक संकेत यूरेथ्रा के माध्यम से इसके मोचन, अर्थात् मूत्रत्याग को निष्पादित नहीं करता। त्वचा, फेफड़े और यकृत भी उत्सर्जन में सहायता करते हैं।