¿Cómo funciona el Sistema Urinario?

El funcionamiento del sistema urinario es relativamente sencillo, aunque las funciones suplementarias de los riñones pueden ser complejas.

La sangre se transporta a los riñones a través de la arteria renal. Un sistema de unidades de filtración dentro del riñón regula los niveles de dilución (agua), sales y otras moléculas pequeñas en el filtrado. Cualquier exceso o producto no deseado viaja a través de cada uréter y se deposita en el reservorio de la vejiga, mientras que la sangre purificada vuelve a entrar en el sistema circulatorio a través de la vena renal. La orina se almacena en la vejiga hasta que el sistema nervioso urinario libera el contenido a través de la uretra y fuera del cuerpo. El paso de orina se conoce como micción o micción.

El sistema urinario se divide en las vías urinarias superior e inferior. El primero está formado por los riñones y los uréteres, el segundo por la vejiga y la uretra.

La cantidad de orina expulsada depende de varios factores: la relación de productos de desecho con el agua, los hábitos alimenticios, los niveles de actividad física, los medicamentos, las comorbilidades, y el estado de salud de varios órganos y sistemas dentro del cuerpo.

Función del sistema urinario

La función principal del sistema urinario es filtrar la sangre del exceso de agua, sales y productos de desecho, almacenarlos temporalmente dentro de un depósito y expulsarlos intermitentemente del cuerpo.

Filtración, Reabsorción y Secreción

Cada riñón contiene aproximadamente un millón de nefronas. Las nefronas desempeñan un papel crucial en la eliminación de productos de desecho y el ajuste de las concentraciones de agua, iones y moléculas más pequeñas en la sangre. Un solo riñón contiene suficientes nefronas para filtrar la sangre y producir orina; por esta razón, los trasplantes de riñón pueden utilizar órganos de donantes vivos. Cuando ambos riñones están dañados, los iones, las sales, el agua y las moléculas pequeñas se acumulan en el cuerpo, causando insuficiencia orgánica completa y la muerte si no se tratan. Un riñón no puede generar nuevas nefronas, una vez que se dañan, no se pueden reemplazar.

Una nefrona es un sistema completo dentro de sí mismo con diferentes partes de su estructura situadas en diferentes áreas del riñón. El bucle largo de Henlé (algunas nefronas solo tienen un bucle corto) se puede encontrar en la región central del riñón, la médula. Otras estructuras se encuentran en la corteza renal o en la capa externa. Las nefronas reciben un suministro de sangre a través de una arteriola aferente y devuelven la sangre filtrada a la circulación a través de una arteriola eferente. Estos son dos extremos de un grupo largo y enrevesado de capilares que rodean la nefrona, permitiendo la difusión de agua, iones, sales y otras moléculas. La siguiente imagen muestra el flujo de sangre hacia el riñón y la nefrona (en rojo), la producción y excreción de orina (amarillo) y el retorno de productos reabsorbidos y sangre filtrada al sistema circulatorio (azul).

Una nefrona tiene tres funciones: filtración glomerular (de agua y solutos dentro de la sangre), reabsorción tubular (el retorno del agua y las moléculas requeridas a la circulación) y secreción tubular (de moléculas de desecho o exceso, incluida el agua) en un tubo distal. Este líquido secretado se conoce como orina. Cada minuto, las nefronas de ambos riñones filtran aproximadamente 125 ml de sangre. La mayoría del filtrado se reabsorbe, lo que significa que en un período de 24 horas se producen alrededor de 180 litros de filtrado, pero solo 1,5 litros de este se excretan en forma de orina. La filtración ocurre dentro del glomérulo, la reabsorción tubular en el túbulo contorneado proximal y la secreción tubular en el túbulo contorneado distal. El bucle de Henlé mantiene un gradiente de concentración para que el agua y los iones se reabsorban más fácilmente. En la imagen de abajo, se representa el logro de concentraciones iguales de un soluto a cada lado de una membrana por el proceso de difusión. Tanto la ósmosis como la difusión ocurren dentro de las nefronas. La ósmosis es el movimiento del agua, no del soluto, a través de una membrana semipermeable.

Reabsorbed molecules include glucose, amino acids, sodium chloride, and water, as well as calcium, potassium, hydrogen and bicarbonate ions.

Secreted molecules are urea, uric acid, creatinine and hydrogen, and potassium ions. Uric acid is a product of nitrogenous metabolism, a mechanism that breaks down ingested purine proteins. La urea es un subproducto del amoníaco que se forma en el hígado, también a partir de la descomposición de los aminoácidos. El fosfato de creatinina o fosfocreatina es un subproducto de la producción de energía celular cuando el trifosfato de adenosina (ATP) se convierte en difosfato de adenosina (ADP). Para formar otra molécula de ATP, se necesita una molécula de fosfato adicional: fosfato de creatinina. El hígado y el riñón producen fosfato de creatinina, y también se puede ingerir de fuentes cárnicas.

Las moléculas más grandes, como las proteínas y la glucosa, generalmente no pueden pasar a la nefrona, sin embargo, en las enfermedades renales y sus síntomas, como nefropatía diabética o síndrome nefrótico, los glomérulos de las nefronas se escapan y se pueden encontrar moléculas grandes e incluso células sanguíneas en el ultrafiltrado (orina). Por esta razón, el contenido de proteínas de la orina a menudo se mide en pacientes de riesgo, como diabéticos y mujeres embarazadas. Una simple tira reactiva de orina indicará los niveles de varias células o moléculas grandes dentro de la orina, incluidos los glóbulos blancos, las proteínas, las cetonas y la glucosa.

Transporte y almacenamiento de orina

Las nefronas vacían el producto final – orina o ultrafiltrado – en un sistema de conductos colectores que llevan la orina al uréter. Los uréteres son dos tubos estrechos pero relativamente largos (aproximadamente de 25 a 30 cm) que salen de los riñones y entran en la vejiga urinaria. Las capas musculares del uréter ayudan a través del peristaltismo, la contracción involuntaria y la relajación del músculo liso, para impulsar la orina hacia la vejiga urinaria. La gravedad también juega un papel.

La función de la vejiga urinaria es almacenar y expulsar la orina. Una vez que la orina se transporta a la vejiga, no vuelve a fluir debido a las fuerzas direccionales de las capas musculares del uréter y los extremos aplanados de los uréteres donde se encuentran el uréter y la vejiga (la unión vesicoureteral). Este aplanamiento aumenta a medida que la vejiga se llena, lo que dificulta el flujo de orina hacia los riñones. Sin embargo, esto puede ocurrir en casos de reflujo vesicoureteral debido a anomalías anatómicas en la posición ureteral en la unión vesicoureteral o en trastornos nerviosos donde el peristaltismo y el tono muscular se ven afectados.

Micción

Una vejiga humana generalmente almacena alrededor de 300 a 600 ml de orina antes de la micción y es controlada por el centro pontino de micción del cerebro.

La vejiga de forma triangular es un músculo grande en la parte superior del cual los dos uréteres vacían la orina. Debajo de la vejiga, cerca de donde se conecta a una sola uretra, se encuentran dos esfínteres circulares, internos y externos. Estos solo se relajan durante la micción y evitan que la orina se escape constantemente. El esfínter interno es un músculo involuntario; el esfínter externo es voluntario. La vejiga urinaria está revestida por una mucosa gruesa que se forma cuando la vejiga está vacía, pero se abre a medida que la vejiga se llena y se expande.

Dentro de la pared de la vejiga hay células receptoras de estiramiento. Cuando la vejiga se llena a alrededor de 250 ml, la mucosa se pliega y estimula estos receptores de estiramiento. Envían señales al centro de micción pontina del cerebro. El cerebro responde relajando el esfínter uretral interno. El esfínter uretral externo permanece cerrado hasta que la persona en cuestión decide orinar, aunque en bebés, ancianos y personas con trastornos nerviosos motores o sensoriales, como los que sufren de esclerosis múltiple, esto no siempre es una acción voluntaria.

Tras la relajación del esfínter externo voluntario, la orina de la vejiga fluye a través de la uretra y es expulsada del cuerpo. La siguiente imagen muestra las etapas de la micción y los músculos involucrados, a saber, el músculo detrusor de la vejiga urinaria, el esfínter uretral interno y el músculo del suelo pélvico que rodea el esfínter externo.

Órganos del Sistema Urinario y Estructuras del Sistema Urinario

Los principales órganos del sistema urinario y otras estructuras del sistema urinario son riñones, vejiga, uréteres y uretra. Estos forman un ambiente estéril que está protegido contra el mundo exterior no estéril, proporcionan las fuerzas necesarias para expulsar la orina a través de una serie de órganos y responden a la estimulación nerviosa sensible involuntaria y voluntaria.

Riñones

Los riñones se encuentran justo debajo de las costillas y cerca de la mitad de la espalda. Tienen múltiples funciones. El riñón crea equilibrio en la cantidad de agua y electrolitos en el sistema circulatorio del cuerpo, elimina los productos de desecho (incluidos los medicamentos) del cuerpo, controla la presión arterial a través de la liberación de hormonas (SRAA), regula la producción de glóbulos rojos y los niveles de oxigenación de los tejidos subsiguientes (eritropoyetina) y aumenta la masa ósea a través de la regulación del calcio y el fósforo.

La homeostasis es un mecanismo automatizado mediante el cual se estabilizan las concentraciones de productos químicos y fluidos dentro de los sistemas biológicos de un organismo. Los riñones contribuyen enormemente a la homeostasis, manteniendo los volúmenes de fluido extracelular, la acidez y alcalinidad (pH), las concentraciones osmóticas (concentración de moléculas de soluto en una solución) y la excreción de productos potencialmente dañinos o moléculas en exceso que pueden alterar la homeostasis natural.

Uréteres

El sistema urinario incluye dos uréteres que se extienden desde el riñón hasta la vejiga. La peristalsis y la gravedad llevan la orina a lo largo de estos tubos estrechos, huecos y de capas gruesas. Debido a que las áreas huecas son estrechas, los uréteres pueden quedar bloqueados por residuos como cristales de sal que se han pegado para crear cálculos urinarios. La obstrucción completa en un tubo causa altas presiones y acumulación de orina en el riñón conectado y requiere cirugía de emergencia antes de que se produzca un daño permanente. Alternativamente, el reflujo o el retorno de la orina a los uréteres puede causar infección y presiones peligrosamente altas dentro de los riñones.

Vejiga

La vejiga se mantiene en su lugar mediante una serie de ligamentos externos. Su función principal es como depósito de orina. La vejiga se expande a medida que se llena debido a su gruesa capa de epitelio de transición. Las células de esta capa pueden estirarse y cambiar de forma, permitiendo que la vejiga retenga cantidades crecientes de orina. Dos músculos del esfínter impiden que la orina salga continuamente de la vejiga. Cuando este mecanismo no funciona correctamente, el resultado es incontinencia. El sistema nervioso urinario proporciona las señales para el vaciado de la vejiga y depende de las señales enviadas por las células receptoras de estiramiento dentro de la pared de la vejiga. La imagen de abajo muestra los circuitos neuronales involucrados en la micción.

Uretra

Uretra longitudes diferentes en machos y hembras del sistema urinario. La uretra masculina comparativamente larga que va desde la parte inferior de la vejiga hasta el meato uretral externo del pene mide aproximadamente 20 cm de longitud.

La uretra de la mujer humana mide solo unos 4 cm de longitud. Esta corta longitud es la razón por la que las mujeres son más susceptibles a las infecciones del tracto urinario que los hombres. La siguiente imagen muestra el cateterismo urinario en sujetos masculinos y femeninos. Tenga en cuenta la longitud significativamente mayor del catéter masculino en comparación con la de la mujer.

La uretra única permite que la orina salga del cuerpo una vez que el cerebro ha liberado el esfínter interno involuntario y la la persona en cuestión ha liberado voluntariamente el esfínter externo. No se produce peristaltismo en la uretra: el paso de la orina al mundo exterior se controla mediante una combinación de la presión de la orina en la vejiga, el tono muscular y la gravedad.

Enfermedades del Sistema urinario

Hay un gran número de enfermedades del sistema urinario, desde infecciones hasta cáncer. Algunos de los más comunes se enumeran a continuación.

Urolitiasis

La mayoría de los cálculos renales son pequeños y simplemente pasan a través del sistema urinario sin ser notados. Es más probable que los cálculos más grandes se alojen en las estrechas aberturas de cualquiera de los uréteres. Los bajos volúmenes de orina y las altas concentraciones de sal en la orina contribuyen a la formación de cálculos. Las piedras se forman a través de la cristalización de sales. La presencia de cálculos en el sistema urinario se conoce como urolitiasis.

Esquistosomiasis Urinaria

los platelmintos Parásitos llamados Schistosoma son la causa de la esquistosomiasis urinaria o fiebre del caracol y que son la causa de un muy común en enfermedades tropicales. Los síntomas se desarrollan después de que los adultos han puesto huevos e incluyen fiebre, escalofríos, tos y dolor muscular. Las formas crónicas se presentan con síntomas mucho más tarde con la posibilidad de ascitis, sangre en la orina, problemas respiratorios y debilidad general. También es posible experimentar convulsiones, parálisis y cambios en el comportamiento y el estado mental en esquistosomiasis crónica no tratada.

Síndrome nefrótico

El síndrome nefrótico no es una enfermedad en sí misma, sino el resultado de una amplia gama de enfermedades renales. Los principales síntomas del síndrome nefrótico son retención de líquidos (edema) en las extremidades inferiores y la cara, orina similar a espuma causada por altos niveles de proteínas, fatiga y pérdida de apetito. La retención de líquidos también causa un aumento de peso significativo. Cualquiera de las enfermedades renales enumeradas aquí tiene el potencial de causar síndrome nefrótico si el sistema de filtrado de las nefronas se daña y permite que moléculas grandes, principalmente una proteína que se encuentra en la sangre llamada albúmina, pasen al ultrafiltrado. Los tratamientos de este síndrome necesitan controlar las causas subyacentes y no solo los síntomas.

Infecciones del tracto urinario

Las infecciones del tracto urinario superior (TIs) implican síntomas como fiebre alta, escalofríos, vómitos y dolor en los lomos. Las infecciones del tracto urinario inferior causan micción frecuente, urgente o irregular, dolor por encima del pubis (dolor suprapúbico) y, a veces, rastros de sangre en la orina. La causa principal de ambos tipos de infección es la bacteria E. coli, transferida al tracto urinario a través del ano.

Enfermedad renal Crónica e Insuficiencia Renal Crónica

La enfermedad renal crónica (ERC) puede ser hereditaria, como en la enfermedad renal poliquística autosómica dominante (ERPQD), ser el resultado a largo plazo de una infección renal aguda o un trauma, o ocurrir a través de un proceso en el que el daño al sistema urinario se produce durante muchos años. Aproximadamente el 70% de los pacientes con ERC son diabéticos, hipertensos o aterosclerosis. Estas tres enfermedades son a menudo comórbidas. Con el tiempo, la función de la nefrona se reduce a través de altos niveles de moléculas más grandes que pasan a través de las nefronas, desequilibrios hormonales o degeneración del sistema nervioso. Todos estos escenarios son causados por un bajo suministro de oxígeno o hipoxia.

Cuando ambos riñones ya no son capaces de funcionar, el resultado es insuficiencia renal crónica. En estos casos, la diálisis a través del peritoneo de la cavidad abdominal o a través del sistema circulatorio (hemodiálisis) debe asumir todas las funciones de los riñones.

Lesión renal aguda

Cuando las enfermedades a largo plazo no son la causa de degeneración renal, el trauma o la enfermedad a corto plazo pueden causar lesión renal aguda (AKI), también conocida como insuficiencia renal aguda. Las nefronas se dañan por una disminución repentina del suministro de sangre debido a la hipovolemia. Esto incluso puede ser el resultado de vómitos excesivos o diarrea prolongada. Los síntomas incluyen cantidades bajas de orina, hinchazón en las extremidades inferiores, fatiga, dificultad para respirar, confusión, náuseas y dolor en el pecho. Si no se trata, la AKI puede provocar convulsiones y la muerte. El tratamiento inmediato es obligatorio, cuando la recuperación de una lesión o enfermedad (o ambas) permite restaurar el volumen sanguíneo. La hemodiálisis a corto plazo a veces es necesaria para asumir el papel de los riñones hasta que el paciente se haya estabilizado.

Nefropatía diabética

Cuando no se trata o se maneja mal, la diabetes causa altos niveles de glucosa en la sangre, lo que le da una consistencia de jarabe. Con el tiempo, los niveles altos de glucosa dañan las nefronas y comienzan a filtrar proteínas en la orina. Los afroamericanos diabéticos y las poblaciones hispanas son particularmente susceptibles a la enfermedad renal causada por la diabetes tipo 2 o tipo 1.

Hiperplasia prostática benigna

La forma no maligna de agrandamiento de la próstata afecta a los hombres de edad avanzada. Los urólogos están de acuerdo en que todos los hombres a partir de los sesenta años tienen algún grado de agrandamiento de la próstata. Si bien esta no es una enfermedad potencialmente mortal, el agrandamiento de la próstata puede empujar contra la uretra y estrecharla, causando micción frecuente, flujo de orina débil e incontinencia. El tratamiento incluye relajantes musculares o medicamentos para reducir la próstata o extirpación de la próstata en un procedimiento quirúrgico.