miten virtsajärjestelmä toimii?

virtsajärjestelmän toiminta on suhteellisen yksinkertaista, joskin munuaisten täydennysroolit voivat olla monimutkaisia.

veri kulkeutuu munuaisiin munuaisvaltimon kautta. Suodatusyksiköiden järjestelmä munuaisen sisällä säätelee laimennuksen (veden), suolojen ja muiden pienten molekyylien määrää suodoksessa. Kaikki ylimääräiset tai ei-toivotut tuotteet kulkevat jokaisen virtsajohdin läpi ja talletetaan virtsarakon säiliöön, kun taas puhdistettu veri tulee uudelleen verenkiertoon munuaisten laskimon kautta. Virtsa varastoituu virtsarakkoon, kunnes virtsan hermosto vapauttaa sisällön virtsaputken kautta ja ulos kehosta. Virtsan kulkeutumista kutsutaan virtsaamiseksi tai virtsaamiseksi.

virtsatiejärjestelmä jakautuu ylä-ja alempiin virtsateihin. Edellinen koostuu munuaisista ja virtsajohtimista, jälkimmäinen virtsarakosta ja virtsaputkesta.

kuinka paljon virtsaa poistuu, riippuu useista tekijöistä: jätetuotteiden suhde veteen, ruokailutottumukset, liikunnan taso, lääkkeet, liitännäissairaudet, ja kehon eri elinten ja järjestelmien terveydentila.

virtsajärjestelmän toiminta

virtsajärjestelmän päätehtävä on suodattaa veren ylimääräinen vesi, suolat ja kuona-aineet, varastoida ne väliaikaisesti säiliöön ja ajoittain poistaa nämä tuotteet elimistöstä.

suodatus, takaisinimeytyminen ja eritys

jokainen munuainen sisältää noin miljoona nefronia. Nefroneilla on ratkaiseva rooli kuona-aineiden poistamisessa ja veden, ionien ja pienempien molekyylien pitoisuuksien säätelyssä veressä. Yksi munuainen sisältää tarpeeksi nefroneja veren suodattamiseen ja virtsan tuottamiseen – tästä syystä munuaissiirroissa voidaan käyttää elävien luovuttajien elimiä. Kun molemmat munuaiset vaurioituvat, elimistöön kerääntyy ioneja, suoloja, vettä ja pieniä molekyylejä, jotka hoitamattomana aiheuttavat täydellisen elimen vajaatoiminnan ja kuoleman. Munuainen ei voi tuottaa uusia nefroneja – kun ne ovat vaurioituneet, niitä ei voida korvata.

nefroni on kokonainen systeemi itsessään, jonka rakenteen eri osat sijaitsevat eri puolilla munuaista. Henlén pitkä silmukka (joissakin nefroneissa on vain lyhyt silmukka) löytyy munuaisen keskialueelta – ydinkärjestä. Muita rakenteita löytyy munuaiskuoresta tai uloimmasta kerroksesta. Nefronit saavat verenkierron afferentin arteriolin kautta ja palauttavat suodatetun veren takaisin verenkiertoon efferentin arteriolin kautta. Nefronia ympäröi pitkä, mutkitteleva hiussuoniryhmä, joka mahdollistaa veden, ionien, suolojen ja muiden molekyylien diffuusion. Alla olevassa kuvassa näkyy veren virtaus munuaisiin ja nefroniin (punaisena), virtsan tuotanto ja erittyminen (keltainen) sekä uudelleen imeytyneiden tuotteiden ja suodatetun veren paluu verenkiertoon (sininen).

nefronilla on kolme tehtävää: glomerulussuodatus (veden ja liuosten sisällä veressä), tubular reabsorptio (paluu veden ja tarvittavat molekyylit liikkeeseen), ja tubular eritys (jätteiden tai ylimääräisten molekyylien – mukaan lukien vesi) distaalinen putki. Tämä erittyvä neste tunnetaan virtsana. Joka minuutti noin 125 ml verta suodatetaan molempien munuaisten nefroneilla. Suurin osa suodoksesta imeytyy takaisin-eli 24 tunnin aikana tuotetaan noin 180 litraa suodosta, mutta vain 1,5 litraa tästä erittyy virtsaan. Suodattuminen tapahtuu glomeruluksessa, tubulaarinen takaisinimeytyminen proksimaalisessa mutkikkaassa tubuluksessa ja tubulaarinen eritys distaalisessa mutkikkaassa tubuluksessa. Henlén silmukka säilyttää konsentraatiogradientin niin, että vesi ja ionit imeytyvät helpommin. Alla olevassa kuvassa on kuvattu samojen pitoisuuksien saavuttaminen kalvon kummallakin puolella diffuusioprosessilla. Nefroneissa esiintyy sekä osmoosia että diffuusiota. Osmoosi on veden, ei liukoisen, liikettä puoliläpäisevän kalvon läpi.

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. Urea on ammoniakin sivutuote, jota muodostuu maksassa myös aminohappojen hajoamisesta. Kreatiniinifosfaatti tai fosfokreatiini on solujen energiantuotannon sivutuote, kun Adenosiinitrifosfaatti (ATP) muuttuu adenosiinidifosfaatiksi (ADP). Toisen ATP-molekyylin muodostamiseksi tarvitaan ylimääräinen fosfaattimolekyyli-kreatiniinifosfaatti. Maksa ja munuaiset tuottavat kreatiniinifosfaattia, ja sitä voidaan nauttia myös lihanlähteistä.

suuremmat molekyylit, kuten proteiinit ja glukoosi, eivät yleensä pääse kulkeutumaan nefroniin, mutta munuaissairauksissa ja niiden oireissa, kuten diabeettisessa nefropatiassa tai nefroottisessa oireyhtymässä, nefronien glomerulit vuotavat ja suuria molekyylejä ja jopa verisoluja löytyy ultrafiltraatista (virtsasta). Tästä syystä virtsan proteiinipitoisuutta mitataan usein riskiryhmään kuuluvilla potilailla, kuten diabeetikoilla ja raskaana olevilla naisilla. Yksinkertainen virtsa testiliuska osoittaa eri suurten solujen tai molekyylien sisällä virtsassa, mukaan lukien valkosolut, proteiinit, ketonit, ja glukoosi.

virtsan kuljetus ja varastointi

nefronit tyhjentävät lopputuotteen – virtsan tai ultrafiltraatin – järjestelmään kerätä kanavat, jotka tuovat virtsan virtsajohdin. Virtsajohtimet ovat kaksi kapeaa mutta suhteellisen pitkää putkea (noin 25-30 cm), jotka lähtevät munuaisista ja tulevat virtsarakkoon. Virtsajohdin lihas kerrokset auttaa tavalla peristaltiikkaa – tahaton supistuminen ja rentoutumista sileän lihaksen-työntää virtsan kohti virtsarakon. Myös painovoimalla on osansa.

virtsarakon tehtävänä on virtsan varastoiminen ja poistaminen elimistöstä. Kun virtsa kuljetetaan virtsarakkoon, se ei virtaa takaisin virtsajohdin lihaskerrosten suuntaavien voimien ja virtsajohdin litistyneiden päiden vuoksi, joissa virtsajohdin ja virtsarakko kohtaavat (vesicoureteral junction). Tämä litistyminen lisääntyy virtsarakon täyttyessä, jolloin virtsan virtaaminen takaisin munuaisiin vaikeutuu. Tämä voi kuitenkin esiintyä vesikoureteraalisen refluksitaudin yhteydessä, joka johtuu anatomisista poikkeavuuksista virtsajohdin-asennossa vesicoureteraalisessa liitoksessa tai hermohäiriöissä, joissa peristaltiikka ja lihaskunto vaikuttavat.

virtsaamistarve

ihmisen virtsarakkoon varastoituu yleensä noin 300-600 ml virtsaa ennen virtsaamistarvetta, ja sitä säätelee aivojen pontiininen virtsaamiskeskus.

kolmionmuotoinen virtsarakko on suuri lihas, jonka yläosaan kaksi virtsajohtinta tyhjentää virtsan. Virtsarakon alla, lähellä missä se yhdistyy yhteen virtsaputkeen, on kaksi pyöreää sfinkteriä-sisäinen ja ulkoinen. Nämä rentoutuvat vain virtsaamisen aikana ja estävät muuten virtsan jatkuvan vuotamisen. Sisäinen sulkijalihas on tahaton lihas; ulkoinen sulkijalihas on vapaaehtoinen. Virtsarakkoa reunustaa paksu limakalvo, joka muodostaa poimuja, kun rakko on tyhjä, mutta avautuu, kun rakko täyttyy ja laajenee.

virtsarakon seinämässä sijaitsevat venytysreseptorisolut. Kun rakko täyttyy noin 250 ml: aan, limakalvopoimut avautuvat ja stimuloivat näitä venytysreseptoreita. Ne lähettävät signaaleja aivojen Pontine-virtsaamiskeskukseen. Aivot reagoivat rentouttamalla sisäistä virtsaputken sulkijalihasta. Ulkoinen virtsaputken sulkijalihas pysyy suljettuna, kunnes kyseinen henkilö päättää virtsata, vaikka vauvoilla, vanhuksilla ja niillä, joilla on motorisia tai tuntohermon häiriöitä, kuten MS-tautia sairastavilla, tämä ei aina ole vapaaehtoista toimintaa.

vapaaehtoisen ulkoisen sulkijalihaksen rentoutuessa virtsarakon virtsa virtaa virtsaputkea pitkin ja poistuu elimistöstä. Alla olevassa kuvassa näkyy virtsaamisen vaiheet ja mukana olevat lihakset, eli virtsarakon detrusor-lihas, sisäinen virtsaputken sulkijalihas ja lantionpohjan lihas, joka ympäröi ulkoista sulkijalihasta.

Virtsatieelimet ja virtsateiden rakenteet

tärkeimmät virtsatieelimet ja muut virtsateiden rakenteet ovat munuaiset, virtsarakko, virtsajohtimet ja virtsaputki. Nämä muodostavat steriilin ympäristön, joka on suojattu ei-steriiliä ulkomaailmaa vastaan, tarjoavat tarvittavat voimat virtsan karkottamiseksi useiden elinten kautta ja reagoivat herkkään tahdosta riippumattomaan ja vapaaehtoiseen hermostimulaatioon.

munuaiset

munuaiset sijaitsevat hieman kylkiluiden alapuolella ja ovat lähellä selän keskikohtaa. Niillä on useita toimintoja. Munuainen luo tasapainon veden ja elektrolyyttien määrässä elimistön verenkierrossa, poistaa kuona-aineet (mukaan lukien lääkkeet) kehosta, säätelee verenpainetta hormonien (RAAS) vapautumisen kautta, säätelee punasolujen tuotantoa ja sitä seuraavia kudosten hapetustasoja (erytropoietiini) ja lisää luumassaa kalsiumin ja fosforin säätelyn avulla.

homeostaasi on automaattinen mekanismi, jossa eliön biologisissa järjestelmissä olevien kemikaalien ja nesteiden pitoisuudet vakiintuvat. Munuaiset myötävaikuttavat valtavasti homeostaasiin, ylläpitäen solunulkoisia nestemääriä, happamuutta ja emäksisyyttä (pH), osmoottisia pitoisuuksia (liuosmolekyylien pitoisuus liuoksessa) ja erittäen mahdollisesti haitallisia tuotteita tai ylimääräisiä molekyylejä, jotka voivat häiritä luonnollista homeostaasia.

Virtsajohtimet

virtsatiejärjestelmään kuuluu kaksi virtsajohtinta, jotka ulottuvat munuaisesta virtsarakkoon. Peristaltiikka ja painovoima tuovat virtsaa näitä kapeita, onttoja, paksukerroksisia putkia pitkin. Koska ontot alueet ovat kapeita, virtsajohtimet voivat tukkeutua roskista, kuten suolakiteistä, jotka ovat tarttuneet yhteen muodostaen virtsakiviä. Täydellinen tukos yhdessä putkessa aiheuttaa suuria paineita ja virtsan kertymistä sen kiinnitettyyn munuaiseen ja vaatii hätäleikkauksen ennen pysyvää vauriota. Vaihtoehtoisesti refluksi tai virtsan paluu takaisin virtsajohtimiin voi aiheuttaa infektion ja vaarallisen korkeat paineet munuaisissa.

virtsarakko

rakon pitää paikallaan sarja ulkoisia nivelsiteitä. Sen tärkein tehtävä on virtsan varastona. Rakko laajenee täyttyessään paksun siirtymäepiteelikerroksensa ansiosta. Tämän kerroksen solut voivat venyä ja muuttaa muotoaan, jolloin virtsarakko voi pitää yhä suurempia määriä virtsaa. Kaksi sulkijalihasta estää virtsaa vuotamasta jatkuvasti ulos virtsarakosta. Kun tämä mekanismi ei toimi kunnolla, seurauksena on inkontinenssi. Virtsateiden hermosto tarjoaa vihjeitä virtsarakon tyhjentymistä ja riippuu signaaleja lähetetään venytys reseptorisolujen sisällä virtsarakon seinämän. Alla olevassa kuvassa näkyy virtsaamiseen liittyvä hermopiiri.

virtsaputki

virtsaputken pituudet eroavat miesten ja naisten virtsajärjestelmissä. Verrattain pitkä Urospuolinen virtsaputki, joka kulkee virtsarakon pohjasta peniksen ulkoiseen virtsaputkeen, on noin 20 cm pitkä.

ihmisnaaraan virtsaputki on vain noin 4 cm pitkä. Tämä lyhyt pituus on syy siihen, miksi naiset ovat miehiä alttiimpia virtsatietulehduksille. Alla olevassa kuvassa näkyy virtsakatetrointi miehillä ja naisilla. Huomaa, että uroskatetrin pituus on huomattavasti pidempi kuin naaraalla.

yksittäinen virtsaputki mahdollistaa virtsan kulkeutumisen kehon ulkopuolelle, kun aivot ovat vapauttaneet tahattoman sisäisen sulkijalihaksen ja kyseinen henkilö on vapaaehtoisesti irrotti ulkoisen sulkijalihaksen. Virtsaputkessa ei esiinny peristaltiikkaa – virtsan kulkua ulkomaailmaan säätelee virtsarakon virtsan paineen, lihaskunnon ja painovoiman yhdistelmä.

virtsateiden sairaudet

virtsateiden sairauksia on valtava määrä infektioista syöpään. Joitakin yleisimpiä on lueteltu alla.

virtsakivitauti

useimmat munuaiskivet ovat pieniä ja kulkevat huomaamatta virtsajärjestelmän läpi. Suuremmat kivet ovat todennäköisesti tullut jätetty ’ on kapeisiin aukkoihin jommankumman virtsajohdin. Pienet virtsamäärät ja virtsan korkeat suolapitoisuudet edistävät kiven muodostumista. Kivet muodostuvat suolojen kiteytyessä. Virtsan järjestelmän kivien läsnäoloa kutsutaan virtsakivitaudiksi.

virtsan skistosomiaasi

Skistosomaksi kutsutut Loismadot aiheuttavat virtsan skistosomiaasi tai halkiomatotauti ja ovat syy erittäin yleinen trooppinen sairaus. Oireet kehittyvät sen jälkeen, kun aikuiset ovat munineet, ja niihin kuuluvat kuume, vapina, yskä ja lihaskipu. Krooninen muodot läsnä oireita paljon myöhemmin mahdollisuudella askites, verta virtsassa, hengitysvaikeuksia, ja yleinen heikkous. Hoitamattomassa kroonisessa skistosomiaasissa on myös mahdollista kokea kouristuksia, halvaantumista sekä käyttäytymisen ja mielentilan muutoksia.

nefroottinen oireyhtymä

nefroottinen oireyhtymä ei ole sairaus sinänsä, vaan seurausta monenlaisista munuaissairauksista. Nefroottisen oireyhtymän tärkeimmät oireet ovat nesteretentio (turvotus) alaraajoissa ja kasvoissa, korkean proteiinipitoisuuden aiheuttama vaahtomainen virtsa, väsymys ja ruokahaluttomuus. Nesteretentio aiheuttaa myös merkittävää painonnousua. Mikä tahansa tässä luetelluista munuaissairauksista voi aiheuttaa nefroottisen oireyhtymän, jos nefronien suodatusjärjestelmä vaurioituu ja sallii suurten molekyylien, pääasiassa veressä olevan valkuaisaineen, kulkeutumisen ultrafiltraattiin. Hoidot tämän oireyhtymän täytyy hallita perimmäinen syy (s) eikä vain oireita.

virtsatieinfektiot

ylempien virtsatieinfektioiden (UTIs) oireisiin kuuluu esimerkiksi korkea kuume, vapinaa, oksentelua ja kipua kupeissa. Alempien virtsateiden infektiot aiheuttavat tiheää, kiireellistä tai epäsäännöllistä virtsaamista, pubiksen yläpuolista kipua (suprapubinen kipu) ja joskus verijälkiä virtsassa. Tärkein syy molempien infektioiden on E. coli-bakteeri, siirretään virtsateiden kautta peräaukon.

krooninen munuaissairaus ja krooninen munuaisten vajaatoiminta

krooninen munuaissairaus (KKD) voi periytyä autosomaalisen dominantin monirakkulaisen munuaissairauden (ADPKD) tavoin, olla akuutin munuaistulehduksen tai trauman pitkäaikainen seuraus tai esiintyä prosessissa, jossa virtsajärjestelmä vaurioituu useiden vuosien aikana. Noin 70% CKD-potilaista on diabeetikkoja, verenpainepotilaita tai ateroskleroosia sairastavia potilaita. Nämä kolme sairautta ovat usein samanaikaisia. Ajan myötä nefronin toiminta vähenee, kun nefronien läpi kulkee suuria määriä suurempia molekyylejä, hormonaalista epätasapainoa tai hermoston rappeutumista. Kaikki nämä skenaariot johtuvat vähäisestä hapensaannista tai hypoksiasta.

kun molemmat munuaiset eivät enää pysty toimimaan, seurauksena on krooninen munuaisten vajaatoiminta. Näissä tapauksissa, dialyysin kautta vatsakalvon vatsaontelon tai verenkiertoelimistön (hemodialyysi) on otettava kaikki munuaisten roolit.

akuutti munuaisvaurio

kun pitkäaikaissairaudet eivät ole syynä munuaisten rappeutumiseen, trauma tai lyhytkestoinen sairaus voi aiheuttaa akuutti munuaisvamma (Aki) eli akuutti munuaisten vajaatoiminta. Nefronit vaurioituvat hypovolemian aiheuttaman verenkierron äkillisen alenemisen vuoksi. Tämä voi johtua jopa liiallisesta oksentelusta tai pitkäaikaisesta ripulista. Oireita ovat vähäinen virtsamäärä, alaraajojen turvotus, väsymys, hengitysvaikeudet, sekavuus, pahoinvointi ja rintakipu. Hoitamattomana AKI voi johtaa kouristuksiin ja kuolemaan. Välitön hoito on pakollista, jos joko vamman tai sairauden (tai molemmat) elpyminen mahdollistaa veren tilavuus voidaan palauttaa. Lyhytaikainen hemodialyysi on joskus tarpeen ottaa munuaisten rooli, kunnes potilas on vakiintunut.

diabeettinen nefropatia

hoitamattomana tai huonosti hoidettuna diabetes aiheuttaa veren korkeita glukoosipitoisuuksia, jolloin se on siirappimaista. Ajan myötä korkea glukoosipitoisuus vahingoittaa nefroneja ja ne alkavat vuotaa proteiineja virtsaan. Diabeetikot afroamerikkalaiset ja latinalaisamerikkalaiset ovat erityisen alttiita tyypin 2 tai tyypin 1 diabeteksen aiheuttamille munuaissairauksille.

hyvänlaatuinen eturauhasen liikakasvu

eturauhasen ei-pahanlaatuinen suureneminen koskee iäkkäitä miehiä. Urologit ovat yhtä mieltä siitä, että kaikilla kuusikymppisillä miehillä on jonkinasteinen eturauhasen laajentuminen. Vaikka tämä ei ole hengenvaarallinen sairaus, laajentuneen eturauhasen voi työntää virtsaputkeen ja kapea se, aiheuttaa usein virtsaaminen, heikko virtsavirta, ja inkontinenssi. Hoitoon kuuluu lihasrelaksantti tai eturauhasta kutistava lääke tai eturauhasen poisto kirurgisessa toimenpiteessä.