jak działa układ moczowy?

sposób działania układu moczowego jest stosunkowo prosty, chociaż dodatkowe role nerek mogą być złożone.

krew jest transportowana do nerek przez tętnicę nerkową. System jednostek filtracyjnych w nerkach reguluje poziom rozcieńczenia (wody), soli i innych małych cząsteczek w filtracie. Wszelkie nadmiar lub niepożądane produkty podróży przez każdy moczowodu i odkłada się w zbiorniku pęcherza, podczas gdy oczyszczona krew ponownie wchodzi do układu krążenia za pośrednictwem żyły nerkowej. Mocz jest przechowywany w pęcherzu moczowym, aż układ nerwowy układu moczowego uwalnia zawartość przez cewkę moczową i poza ciałem. Oddawanie moczu jest znane jako oddawanie moczu lub oddawanie moczu.

układ moczowy dzieli się na górny i dolny układ moczowy. Pierwszy składa się z nerek i moczowodów, drugi z pęcherza moczowego i cewki moczowej.

ilość wydalanego moczu zależy od różnych czynników: stosunku odpadów do wody, nawyków żywieniowych, poziomu aktywności fizycznej, leków, chorób współistniejących, i stan zdrowia różnych narządów i układów w organizmie.

funkcja układu moczowego

główną funkcją układu moczowego jest filtrowanie krwi z nadmiaru wody, soli i produktów odpadowych, tymczasowe przechowywanie ich w zbiorniku i okresowe wydalanie tych produktów z organizmu.

Filtracja, reabsorpcja i wydzielanie

każda nerka zawiera około miliona nefronów. Nefrony odgrywają kluczową rolę w usuwaniu produktów odpadowych i regulacji stężenia wody, jonów i mniejszych cząsteczek we krwi. Jedna nerka zawiera wystarczającą ilość nefronów, aby przefiltrować krew i wyprodukować mocz – z tego powodu przeszczepy nerek mogą wykorzystywać narządy od żywych dawców. Gdy obie nerki są uszkodzone, jony, sole, woda i małe cząsteczki gromadzą się w organizmie, powodując całkowitą niewydolność narządów i śmierć, jeśli nieleczone. Nerka nie może wytworzyć nowych nefronów – po ich uszkodzeniu nie można ich wymienić.

nefron jest całym systemem w sobie, z różnymi częściami jego struktury, zlokalizowanymi w różnych obszarach nerki. Długa pętla Henlé (niektóre nefrony mają tylko krótką pętlę) znajduje się w centralnym obszarze nerki – rdzeniu. Inne struktury znajdują się w korze nerkowej lub zewnętrznej warstwie. Nefrony otrzymują dopływ krwi przez tętnicę aferentną i wracają przefiltrowaną krew z powrotem do krążenia przez tętnicę eferentną. Są to dwa końce długiej, zawiłej grupy naczyń włosowatych, która otacza nefron, umożliwiając dyfuzję wody, jonów, soli i innych cząsteczek. Poniższy obraz przedstawia przepływ krwi do nerek i nefronu (na Czerwono), produkcję i wydalanie moczu (żółty) oraz powrót ponownie wchłoniętych produktów i przefiltrowanej krwi do układu krążenia (niebieski).

nefron ma trzy funkcje: filtracja kłębuszkowa (wody i substancji rozpuszczonych we krwi), reabsorpcja kanalikowa (powrót wody i wymaganych cząsteczek do krążenia) i wydzielanie kanalikowe (odpadów lub nadmiaru cząsteczek – w tym wody) do dystalnej rurki. Ten wydzielany płyn jest znany jako mocz. Co minutę, około 125 ml krwi jest filtrowane przez nefrony obu nerek. Większość przesączu jest wchłaniana ponownie – co oznacza, że w ciągu 24 godzin powstaje około 180 litrów przesączu, ale tylko 1,5 litra jest wydalane w moczu. Filtracja występuje w kłębuszku, reabsorpcja kanalików w proksymalnym zwiniętym kanaliku i wydzielanie kanalików w dystalnym zwiniętym kanaliku. Pętla Henlé utrzymuje gradient stężenia, dzięki czemu woda i jony są łatwiej wchłaniane. Na poniższym obrazku przedstawiono osiągnięcie równych stężeń substancji rozpuszczonej po obu stronach membrany w procesie dyfuzji. Zarówno osmoza, jak i dyfuzja występują w obrębie nefronów. Osmoza to przepływ wody, nie rozpuszczonej, przez półprzepuszczalną membranę.

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. Mocznik jest produktem ubocznym amoniaku, który powstaje w wątrobie, również z rozpadu aminokwasów. Fosforan kreatyniny lub fosfokreatyna jest produktem ubocznym wytwarzania energii komórkowej, gdy adenozynotrójfosforan (ATP) przekształca się w adenozynotrójfosforan (ADP). Do wytworzenia innej cząsteczki ATP potrzebna jest dodatkowa cząsteczka fosforanu-fosforan kreatyniny. Wątroba i nerki wytwarzają fosforan kreatyniny, a także mogą być spożywane ze źródeł mięsa.

większe cząsteczki, takie jak białka i glukoza, zwykle nie są w stanie przejść do nefronu, jednak w chorobach nerek i ich objawach, takich jak nefropatia cukrzycowa lub zespół nerczycowy, kłębuszki nefronów wyciekają, a duże cząsteczki, a nawet komórki krwi, można znaleźć w ultrafiltracie (moczu). Z tego powodu zawartość białka w moczu jest często mierzona u pacjentów z grupy ryzyka, takich jak cukrzycy i kobiety w ciąży. Prosty pasek do badania moczu wskaże poziom różnych dużych komórek lub cząsteczek w moczu, w tym białych krwinek, białek, ketonów i glukozy.

Transport i magazynowanie moczu

nefrony opróżniają produkt końcowy – mocz lub ultrafiltrat do układu zbieranie przewodów, które wprowadzają mocz do moczowodu. Moczowody to dwie wąskie, ale stosunkowo długie rurki (około 25 – 30 cm), które opuszczają nerki i dostają się do pęcherza moczowego. Warstwy mięśni moczowodu pomagają poprzez perystaltykę-mimowolny skurcz i rozluźnienie mięśni gładkich-w kierowaniu moczu do pęcherza moczowego. Grawitacja również odgrywa rolę.

zadaniem pęcherza moczowego jest magazynowanie i wydalanie moczu. Gdy mocz jest transportowany do pęcherza moczowego, nie spływa z powrotem ze względu na siły kierunkowe warstw mięśni moczowodu i spłaszczonych końców moczowodów, w których spotykają się moczowód i pęcherz moczowy (połączenie pęcherzowo-moczowodowe). Spłaszczenie to wzrasta wraz z wypełnieniem pęcherza moczowego, co utrudnia przepływ moczu z powrotem do nerek. Może to jednak wystąpić w przypadkach odpływu pęcherzowo-moczowodowego z powodu nieprawidłowości anatomicznych w umiejscowieniu moczowodu w złączu pęcherzowo-moczowodowym lub w zaburzeniach nerwowych, w których wpływa perystaltyka i napięcie mięśniowe.

Mikcja

ludzki pęcherz Zwykle przechowuje około 300 do 600 ml moczu przed mikcją i jest kontrolowany przez Centrum mikcji mózgu.

trójkątny pęcherz moczowy jest dużym mięśniem, na szczycie którego dwa moczowody opróżniają mocz. Pod pęcherzem, w pobliżu miejsca, w którym łączy się z pojedynczą cewką moczową, leżą dwa okrągłe zwieracze-wewnętrzne i zewnętrzne. Te tylko relaks podczas mikcji i w inny sposób zapobiec mocz stale wyciekać. Zwieracz wewnętrzny jest mięśniem mimowolnym; zwieracz zewnętrzny jest dobrowolny. Pęcherz moczowy jest wyłożona przez grubą błonę śluzową, która tworzy fałdy, gdy pęcherz jest pusty, ale otwiera się, gdy pęcherz wypełnia i rozszerza.

w obrębie ściany pęcherza znajdują się komórki receptora rozciągliwego. Gdy pęcherz zapełnia się do około 250 ml, fałdy śluzówki otwierają się i stymulują te receptory rozciągania. Wysyłają sygnały do centrum mikcji mózgu. Mózg reaguje poprzez rozluźnienie wewnętrznego zwieracza cewki moczowej. Zewnętrzny zwieracz cewki moczowej pozostaje zamknięty, dopóki dana osoba nie zdecyduje się na oddawanie moczu, chociaż u niemowląt, osób starszych i osób z zaburzeniami motorycznymi lub czuciowymi, takimi jak osoby cierpiące na stwardnienie rozsiane, nie zawsze jest to dobrowolne działanie.

po rozluźnieniu dobrowolnego zwieracza zewnętrznego mocz z pęcherza przepływa przez cewkę moczową i jest wydalany z organizmu. Poniższy obraz pokazuje etapy mikcji i zaangażowane mięśnie, a mianowicie mięsień wypieracza pęcherza moczowego, wewnętrzny zwieracz cewki moczowej i mięsień dna miednicy, który otacza zwieracz zewnętrzny.

narządy układu moczowego i struktury układu moczowego

głównymi narządami układu moczowego i innymi strukturami układu moczowego są nerki, pęcherz moczowy, moczowody i cewkę moczową. Tworzą one sterylne środowisko, które jest chronione przed niesterylnym światem zewnętrznym, dostarczają sił niezbędnych do wydalania moczu przez szereg narządów i reagują na wrażliwą mimowolną i dobrowolną stymulację nerwową.

nerki

nerki znajdują się tuż poniżej żeber i znajdują się blisko środka pleców. Mają wiele funkcji. Nerka tworzy równowagę w ilości wody i elektrolitów w układzie krążenia organizmu, usuwa produkty odpadowe (w tym leki) z organizmu, kontroluje ciśnienie krwi poprzez uwalnianie hormonów (RAA), reguluje produkcję czerwonych krwinek, a następnie poziom utlenowania tkanek (Erytropoetyna) i zwiększa masę kostną poprzez regulację wapnia i fosforu.

homeostaza jest zautomatyzowanym mechanizmem, w którym stężenia substancji chemicznych i płynów w biologicznych układach organizmu są stabilizowane. Nerki w znacznym stopniu przyczyniają się do homeostazy, utrzymując objętość płynów pozakomórkowych, kwasowość i zasadowość (pH), stężenia osmotyczne (stężenie rozpuszczonych cząsteczek w roztworze) i wydalając potencjalnie szkodliwe produkty lub nadmiar cząsteczek, które mogą zaburzyć naturalną homeostazę.

moczowody

układ moczowy obejmuje dwa moczowody, które rozciągają się od nerki do pęcherza moczowego. Perystaltyka i grawitacja prowadzą mocz wzdłuż tych wąskich, pustych, grubowarstwowych rurek. Ponieważ puste obszary są wąskie, moczowody mogą zostać zablokowane przez zanieczyszczenia, takie jak kryształy soli, które sklejają się, tworząc kamienie moczowe. Całkowite zablokowanie w jednej probówce powoduje wysokie ciśnienie i nagromadzenie moczu w dołączonej nerce i wymaga natychmiastowej operacji przed trwałym uszkodzeniem. Alternatywnie, refluks lub powrót moczu z powrotem do moczowodów może powodować infekcję i niebezpiecznie wysokie ciśnienie w nerkach.

pęcherz moczowy

pęcherz jest utrzymywany na miejscu przez szereg więzadeł zewnętrznych. Jego główną funkcją jest zbiornik na mocz. Pęcherz rozszerza się w miarę wypełniania dzięki grubej warstwie nabłonka przejściowego. Komórki tej warstwy mogą rozciągać się i zmieniać kształt, dzięki czemu pęcherz może posiadać coraz większą ilość moczu. Dwa mięśnie zwieraczy zatrzymują ciągłe wyciekanie moczu z pęcherza moczowego. Gdy mechanizm ten nie działa prawidłowo nietrzymanie moczu jest wynikiem. Układ nerwowy układu moczowego zapewnia sygnały do opróżniania pęcherza moczowego i zależy od sygnałów wysyłanych z komórek receptora stretch wewnątrz ściany pęcherza moczowego. Poniższy obraz pokazuje obwody nerwowe zaangażowane w oddawanie moczu.

cewka moczowa

długość cewki moczowej różni się w męskim i żeńskim układzie moczowym. Stosunkowo długa cewka moczowa męska biegnąca od dna pęcherza moczowego do zewnętrznej cewki moczowej prącia ma około 20 cm długości.

cewka moczowa kobiety ma tylko około 4 cm długości. Ta krótka długość jest powodem, dla którego kobiety są bardziej podatne na infekcje dróg moczowych niż mężczyźni. Poniższy obraz przedstawia cewnikowanie moczu u mężczyzn i kobiet. Zwróć uwagę na znacznie dłuższą długość cewnika męskiego w porównaniu do cewnika żeńskiego.

pojedyncza cewka moczowa umożliwia wydalenie moczu na zewnątrz ciała, gdy mózg uwolni mimowolny zwieracz wewnętrzny i osoba, o której mowa, dobrowolnie uwolniła zwieracz zewnętrzny. Perystaltyka nie występuje w cewce moczowej-przejście moczu do świata zewnętrznego jest kontrolowana przez połączenie ciśnienia moczu w pęcherzu, napięcia mięśniowego i grawitacji.

choroby układu moczowego

istnieje ogromna liczba chorób układu moczowego, od infekcji po raka. Niektóre z najczęstszych są wymienione poniżej.

kamica moczowa

większość kamieni nerkowych jest niewielka i po prostu przechodzi przez układ moczowy bez zauważenia. Większe kamienie są najbardziej prawdopodobne, aby utknąć w wąskich otworach obu moczowodu. Mała objętość moczu i wysokie stężenie soli w moczu przyczyniają się do powstawania kamienia. Kamienie powstają w wyniku krystalizacji soli. Obecność kamieni układu moczowego jest określana jako kamica moczowa.

Schistosomioza układu moczowego

pasożytnicze płaziaki zwane Schistosoma są przyczyną schistosomiozy układu moczowego lub gorączki ślimaka i są przyczyną niezwykle częstej choroby tropikalnej. Objawy rozwijają się po złożeniu jaj przez dorosłych i obejmują gorączkę, dreszcze, kaszel i ból mięśni. Przewlekłe formy obecne z objawami znacznie później z potencjałem wodobrzusza, krew w moczu, problemy z oddychaniem i ogólne osłabienie. Możliwe jest również doświadczenie drgawki, paraliż, i zmiany zachowania i stanu psychicznego w nieleczonej przewlekłej schistosomiasis.

zespół nerczycowy

zespół nerczycowy nie jest chorobą samą w sobie, ale wynikiem wielu chorób nerek. Głównymi objawami zespołu nerczycowego są retencja płynów (obrzęk) w kończynach dolnych i twarzy, jak piana moczu spowodowane wysokim poziomem białek, zmęczenie i utrata apetytu. Zatrzymanie płynów powoduje również znaczny przyrost masy ciała. Każda z wymienionych tutaj chorób nerek może powodować zespół nerczycowy, jeśli system filtrowania nefronów ulegnie uszkodzeniu i pozwoli na przejście do ultrafiltratu dużych cząsteczek, głównie białka znajdującego się we krwi zwanego albuminą. Leczenie tego zespołu trzeba zarządzać przyczyny (s), a nie tylko objawy.

infekcje dróg moczowych

infekcje górnych dróg moczowych obejmują takie objawy, jak wysoka gorączka, dreszcze, wymioty i ból lędźwi. Zakażenia dolnych dróg moczowych powodują częste, nagłe lub nieregularne oddawanie moczu, ból nad łonem (ból nadżerkowy), a czasami ślady krwi w moczu. Główną przyczyną obu rodzajów infekcji są bakterie E. coli, przenoszone do dróg moczowych przez odbyt.

przewlekła choroba nerek i przewlekła niewydolność nerek

przewlekła choroba nerek (CKD) może być dziedziczona, jak w autosomalnej dominującej policystycznej chorobie nerek (ADPKD), być długotrwałym wynikiem ostrej infekcji nerek lub urazu, lub wystąpić w procesie, w którym uszkodzenie układu moczowego odbywa się przez wiele lat. Około 70% pacjentów z CKD to pacjenci z cukrzycą,nadciśnieniem tętniczym lub chorzy z miażdżycą. Te trzy choroby są często współistniejące. Z biegiem czasu funkcja nefronów jest zmniejszona dzięki wysokim poziomom większych cząsteczek przechodzących przez nefrony, zaburzeniom równowagi hormonalnej lub degeneracji układu nerwowego. Wszystkie te scenariusze są spowodowane niskim zapasem tlenu lub niedotlenieniem.

gdy obie nerki nie są już w stanie funkcjonować, wynikiem jest przewlekła niewydolność nerek. W takich przypadkach dializa przez otrzewną jamy brzusznej lub przez układ krążenia (hemodializa) musi przejąć wszystkie funkcje nerek.

ostre uszkodzenie nerek

gdy długotrwałe choroby nie są przyczyną zwyrodnienia nerek, uraz lub krótkotrwała choroba może powodować ostre uszkodzenie nerek.uszkodzenie nerek (aki), inaczej znane jako ostra niewydolność nerek. Nefrony są uszkodzone przez nagłe obniżenie dopływu krwi z powodu hipowolemii. Może to być nawet wynikiem nadmiernych wymiotów lub długotrwałej biegunki. Objawy obejmują małe ilości moczu, obrzęk kończyn dolnych, zmęczenie, problemy z oddychaniem, splątanie, nudności i ból w klatce piersiowej. Nieleczone AKI może prowadzić do drgawek i śmierci. Natychmiastowe leczenie jest obowiązkowe, gdy uraz lub choroba (lub oba) odzyskanie pozwala na przywrócenie objętości krwi. Krótkotrwała hemodializa jest czasami konieczne, aby przejąć rolę nerek, dopóki pacjent nie ustabilizuje.

nefropatia cukrzycowa

nieleczona lub źle leczona cukrzyca powoduje wysoki poziom glukozy we krwi, nadając jej syropowatą konsystencję. Z czasem wysoki poziom glukozy uszkadza nefrony i zaczynają wyciekać białka do moczu. Cukrzyca Afroamerykanów i Latynosów populacje są szczególnie podatne na choroby nerek spowodowane przez cukrzycę typu 2 lub typu 1.

Łagodny rozrost gruczołu krokowego

nienowotworowa postać powiększenia gruczołu krokowego dotyka starszych mężczyzn. Urolodzy zgadzają się, że wszyscy mężczyźni od sześćdziesiątego roku życia mają pewien stopień powiększenia prostaty. Chociaż nie jest to choroba zagrażająca życiu, powiększenie gruczołu krokowego może naciskać na cewkę moczową i zawęzić ją, powodując częste oddawanie moczu, słaby strumień moczu i nietrzymanie moczu. Leczenie obejmuje leki zwiotczające mięśnie lub zmniejszające prostatę lub usunięcie prostaty w procedurze chirurgicznej.