cum funcționează sistemul urinar?

modul în care funcționează sistemul urinar este relativ simplu, deși rolurile suplimentare ale rinichilor pot fi complexe.

sângele este transportat la rinichi prin artera renală. Un sistem de unități de filtrare din rinichi reglează nivelurile de diluare (apă), săruri și alte molecule mici din filtrat. Orice exces sau produse nedorite călătoresc prin fiecare ureter și sunt depozitate în rezervorul vezicii urinare, în timp ce sângele purificat reintră în sistemul circulator prin vena renală. Urina este stocată în vezică până când sistemul nervos urinar eliberează conținutul prin uretra și în afara corpului. Trecerea urinei este cunoscută sub numele de micțiune sau urinare.

sistemul urinar este împărțit în tractul urinar superior și inferior. Primul este format din rinichi și uretere, cel de-al doilea din vezică și uretra.

cantitatea de urină expulzată depinde de diverși factori: raportul dintre produsele reziduale și apă, obiceiurile alimentare, nivelurile de activitate fizică, medicamentele, comorbiditățile, și starea de sănătate a diferitelor organe și sisteme din organism.

funcția sistemului urinar

funcția principală a sistemului urinar este de a filtra sângele excesului de apă, săruri și deșeuri, de a le depozita temporar într-un rezervor și de a expulza intermitent aceste produse din organism.

filtrare, reabsorbție și secreție

fiecare rinichi conține aproximativ un milion de nefroni. Nefronii joacă un rol crucial în eliminarea deșeurilor și ajustarea concentrațiilor de apă, ioni și molecule mai mici din sânge. Un singur rinichi conține suficienți nefroni pentru a filtra sângele și a produce urină – din acest motiv, transplanturile de rinichi pot folosi organe de la donatori vii. Când ambii rinichi sunt deteriorați, ionii, sărurile, apa și moleculele mici se acumulează în organism, provocând insuficiență completă a organelor și moarte dacă sunt lăsate netratate. Un rinichi nu poate genera nefroni noi – odată ce sunt deteriorați, nu pot fi înlocuiți.

un nefron este un întreg sistem în sine, cu diferite părți ale structurii sale situate în diferite zone ale rinichiului. Bucla lungă a Henl-ului (unii nefroni au doar o buclă scurtă) poate fi găsită în regiunea centrală a rinichiului – medulla. Alte structuri se găsesc în cortexul renal sau în stratul exterior. Nefronii primesc o alimentare cu sânge printr-o arteriolă aferentă și returnează sângele filtrat înapoi în circulație printr-o arteriolă eferentă. Acestea sunt două capete ale unui grup lung și complicat de capilare care înconjoară nefronul, permițând difuzia apei, a ionilor, a sărurilor și a altor molecule. Imaginea de mai jos prezintă fluxul sanguin în rinichi și nefron (în roșu), producerea și excreția urinei (galben) și revenirea produselor reabsorbite și a sângelui filtrat în sistemul circulator (albastru).

un nefron are trei funcții: filtrarea glomerulară (a apei și a substanțelor dizolvate în sânge), reabsorbția tubulară (revenirea apei și a moleculelor necesare în circulație) și secreția tubulară (a deșeurilor sau a moleculelor în exces – inclusiv a apei) într-un tub distal. Acest lichid secretat este cunoscut sub numele de urină. În fiecare minut, aproximativ 125 ml de sânge este filtrat de nefronii ambilor rinichi. Majoritatea filtratului este reabsorbit-adică într-o perioadă de 24 de ore, se produc aproximativ 180 de litri de filtrat, dar numai 1,5 litri din acesta se excretă sub formă de urină. Filtrarea are loc în glomerul, reabsorbția tubulară în tubul proximal convolut și secreția tubulară în tubul distal convolut. Bucla Henl-ului menține un gradient de concentrație, astfel încât apa și ionii să fie mai ușor reabsorbiți. În imaginea de mai jos, este descrisă realizarea unor concentrații egale ale unui solut pe ambele părți ale unei membrane prin procesul de difuzie. Atât osmoza, cât și difuzia apar în nefroni. Osmoza este mișcarea apei, nu a soluției, printr-o membrană semipermeabilă.

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. Ureea este un produs secundar al amoniacului care se formează în ficat, de asemenea, din descompunerea aminoacizilor. Fosfatul de creatinină sau fosfocreatina este un produs secundar al producției de energie celulară atunci când adenozin trifosfatul (ATP) este transformat în adenozin difosfat (ADP). Pentru a forma o altă moleculă ATP, este necesară o moleculă suplimentară de fosfat-fosfat de creatinină. Ficatul și rinichii produc fosfat de creatinină și pot fi ingerate și din surse de carne.

moleculele mai mari, cum ar fi proteinele și glucoza, sunt de obicei incapabile să treacă în nefron, totuși în bolile renale și simptomele lor, cum ar fi nefropatia diabetică sau sindromul nefrotic, glomerulii nefronilor se scurg și molecule mari și chiar celule sanguine pot fi găsite în ultrafiltrat (urină). Din acest motiv, conținutul de proteine din urină este adesea măsurat la pacienții cu risc, cum ar fi diabeticii și femeile însărcinate. O bandă simplă de testare a urinei va indica niveluri ale diferitelor celule mari sau molecule din urină, inclusiv celule albe din sânge, proteine, cetone și glucoză.

transportul și depozitarea urinei

nefronii golesc produsul final – urină sau ultrafiltrat – într-un sistem de colectarea canalelor care aduc urina în ureter. Ureterele sunt două tuburi înguste, dar relativ lungi (aproximativ 25 – 30 cm) care părăsesc rinichii și intră în vezica urinară. Straturile musculare ale ureterului ajută prin peristaltism – contracția involuntară și relaxarea mușchiului neted-să propulseze urina spre vezica urinară. Gravitația joacă, de asemenea, un rol.

funcția vezicii urinare este de a stoca și expulza urina. Odată ce urina este transportată în vezică, aceasta nu curge înapoi din cauza forțelor direcționale ale straturilor musculare ale ureterului și a capetelor aplatizate ale ureterelor unde se întâlnesc ureterul și vezica urinară (joncțiunea vezicoureteral). Această aplatizare crește pe măsură ce vezica urinară se umple, ceea ce face dificilă curgerea urinei înapoi spre rinichi. Cu toate acestea, acest lucru poate apărea în cazurile de reflux vezicoureteral datorită anomaliilor anatomice ale poziționării ureterale la joncțiunea vezicoureteral sau în tulburările nervoase în care sunt afectate peristaltismul și tonusul muscular.

micțiune

o vezică umană stochează de obicei aproximativ 300 până la 600 ml de urină înainte de micțiune și este controlată de centrul de micțiune pontină al creierului.

vezica triunghiulară este un mușchi mare în vârful căruia cele două uretere golesc urina. Sub vezică, aproape de locul în care se conectează la o singură uretra, se află două sfinctere circulare – interne și externe. Acestea se relaxează numai în timpul micțiunii și altfel împiedică scurgerea constantă a urinei. Sfincterul intern este un mușchi involuntar; sfincterul extern este voluntar. Vezica urinară este căptușită de o mucoasă groasă care formează pliuri atunci când vezica este goală, dar se deschide pe măsură ce vezica se umple și se extinde.

situate în peretele vezicii urinare sunt celulele receptorilor stretch. Când vezica se umple la aproximativ 250 ml, pliurile mucoasei se deschid și stimulează acești receptori de întindere. Ei trimit semnale către Centrul de micțiune pontină al creierului. Creierul răspunde prin relaxarea sfincterului uretral intern. Sfincterul uretral extern rămâne închis până când persoana în cauză alege să urineze, deși la bebeluși, vârstnici și la cei cu tulburări nervoase motorii sau senzoriale, cum ar fi bolnavii de scleroză multiplă, aceasta nu este întotdeauna o acțiune voluntară.

la relaxarea sfincterului extern voluntar, urina din vezică curge prin uretra și este expulzată din corp. Imaginea de mai jos prezintă etapele micțiunii și mușchii implicați, și anume mușchiul detrusor al vezicii urinare, sfincterul uretral intern și mușchiul podelei pelvine care înconjoară sfincterul extern.

organele sistemului urinar și structurile sistemului urinar

principalele organe ale sistemului urinar și alte structuri ale sistemului urinar sunt rinichii, vezica urinară, ureterele și uretra. Acestea formează un mediu steril care este protejat împotriva lumii exterioare nesterile, furnizează forțele necesare pentru a expulza urina printr-o serie de organe și răspund la stimularea nervoasă involuntară și voluntară sensibilă.

rinichii

rinichii sunt situați chiar sub coaste și sunt aproape de mijlocul spatelui. Au mai multe funcții. Rinichiul creează echilibru în cantitatea de apă și electroliți din sistemul circulator al organismului, elimină produsele reziduale (inclusiv medicamentele) din organism, controlează tensiunea arterială prin eliberarea hormonilor (RAAS), reglează producția de celule roșii din sânge și nivelurile ulterioare de oxigenare a țesuturilor (eritropoietină) și crește masa osoasă prin reglarea calciului și fosforului.homeostazia este un mecanism automat prin care concentrațiile de substanțe chimice și fluide din sistemele biologice ale unui organism sunt stabilizate. Rinichii contribuie foarte mult la homeostazie, menținând volumele de lichide extracelulare, aciditatea și alcalinitatea (pH), concentrațiile osmotice (concentrația moleculelor dizolvate într-o soluție) și excretând produse potențial dăunătoare sau molecule în exces care pot supăra homeostazia naturală.

uretere

sistemul urinar include două uretere care se extind de la rinichi la vezică. Peristaltismul și gravitația aduc urină de-a lungul acestor tuburi înguste, goale, cu straturi groase. Deoarece zonele goale sunt înguste, ureterele pot fi blocate de resturi, cum ar fi cristalele de sare care s-au lipit împreună pentru a crea pietre urinare. Blocarea completă într-un tub provoacă presiuni ridicate și acumularea de urină în rinichiul atașat și necesită o intervenție chirurgicală de urgență înainte de a se face daune permanente. Alternativ, refluxul sau revenirea urinei înapoi în uretere poate provoca infecții și presiuni periculos de mari în rinichi.

vezica urinară

vezica urinară este menținută pe loc de o serie de ligamente externe. Funcția sa principală este ca un rezervor pentru urină. Vezica se extinde pe măsură ce se umple datorită stratului gros de epiteliu tranzitoriu. Celulele acestui strat se pot întinde și schimba forma, permițând vezicii urinare să dețină cantități tot mai mari de urină. Doi mușchi ai sfincterului opresc scurgerea continuă a urinei din vezică. Când acest mecanism nu funcționează corect, incontinența este rezultatul. Sistemul nervos urinar oferă indicii pentru golirea vezicii urinare și depinde de semnalele trimise de la celulele receptorului stretch din interiorul peretelui vezicii urinare. Imaginea de mai jos prezintă circuitele neuronale implicate în urinare.

uretra

lungimile uretrei diferă în sistemele urinare masculine și feminine. Uretra masculină relativ lungă care curge de la fundul vezicii urinare până la meatul uretral extern al penisului are o lungime de aproximativ 20 cm.

uretra femelei umane are o lungime de numai 4 cm. Această lungime scurtă este motivul pentru care femeile sunt mai susceptibile la infecții ale tractului urinar decât bărbații. Imaginea de mai jos prezintă cateterizarea urinară la subiecții de sex masculin și feminin. Rețineți lungimea semnificativ mai mare a cateterului masculin în comparație cu cea a femelei.

uretra unică permite urinei să treacă în afara corpului odată ce creierul a eliberat sfincterul intern involuntar și persoana în cauză a eliberat voluntar sfincterul extern. Nu există peristaltism în uretra – trecerea urinei în lumea exterioară este controlată de o combinație a presiunii urinei în vezică, a tonusului muscular și a gravitației.

boli ale sistemului urinar

există un număr foarte mare de boli ale sistemului urinar, de la infecții la cancer. Unele dintre cele mai frecvente sunt enumerate mai jos.

urolitiaza

cele mai multe pietre la rinichi sunt mici și pur și simplu trec prin sistemul urinar fără a fi observate. Pietrele mai mari sunt cel mai probabil să se depună în deschiderile înguste ale oricărui ureter. Volumele scăzute de urină și concentrațiile mari de sare în urină contribuie la formarea de pietre. Pietrele se formează prin cristalizarea sărurilor. Prezența pietrelor sistemului urinar este denumită urolitiază.

Schistosomiasis urinar

viermii paraziți numiți Schistosom sunt cauza schistosomiaza urinară sau febra melcului și sunt cauza unei boli tropicale extrem de frecvente. Simptomele se dezvoltă după ce adulții au depus ouă și includ febră, frisoane, tuse și dureri musculare. Formele cronice prezintă simptome mult mai târziu, cu potențial de ascită, sânge în urină, probleme de respirație și slăbiciune generală. De asemenea, este posibil să se experimenteze convulsii, paralizie și modificări ale comportamentului și stării mentale în schistosomiaza cronică netratată.

sindromul nefrotic

sindromul nefrotic nu este o boală în sine, ci rezultatul unei game largi de boli renale. Principalele simptome ale sindromului nefrotic sunt retenția de lichide (edem) în membrele inferioare și față, urină asemănătoare spumei cauzată de niveluri ridicate de proteine, oboseală și pierderea poftei de mâncare. Retenția de lichide determină, de asemenea, o creștere semnificativă în greutate. Oricare dintre bolile renale enumerate aici are potențialul de a provoca sindromul nefrotic dacă sistemul de filtrare al nefronilor se deteriorează și permite moleculelor mari, în primul rând o proteină găsită în sânge numită albumină, să treacă în ultrafiltrat. Tratamentele acestui sindrom trebuie să gestioneze cauza(cauzele) care stau la baza și nu numai simptomele.

infecții ale tractului urinar

infecțiile tractului urinar superior (UTI) implică simptome precum febră mare, frisoane, vărsături și dureri în coapse. Infecțiile tractului urinar inferior provoacă urinare frecventă, urgentă sau neregulată, durere deasupra pubisului (durere suprapubică) și, uneori, urme de sânge în urină. Principala cauză a ambelor tipuri de infecții este bacteria E. coli, transferată în tractul urinar prin anus.

boala renală cronică și insuficiența renală cronică

boala renală cronică (CKD) poate fi moștenită, ca în boala renală polichistică autozomală dominantă (ADPKD), să fie rezultatul pe termen lung al infecției renale acute sau al traumei sau să apară printr-un proces în care deteriorarea sistemului urinar are loc de-a lungul mai multor ani. Aproximativ 70% dintre pacienții cu CKD sunt diabetici, pacienți cu hipertensiune arterială sau pacienți care prezintă ateroscleroză. Aceste trei boli sunt adesea comorbide. În timp, funcția nefronilor este redusă prin niveluri ridicate de molecule mai mari care trec prin nefroni, dezechilibre hormonale sau degenerare a sistemului nervos. Toate aceste scenarii sunt cauzate de un aport scăzut de oxigen sau de hipoxie.

când ambii rinichi nu mai sunt capabili să funcționeze, rezultatul este insuficiența renală cronică. În aceste cazuri, dializa prin peritoneul cavității abdominale sau prin sistemul circulator (hemodializă) trebuie să preia toate rolurile rinichilor.

leziuni renale Acute

când bolile pe termen lung nu sunt cauza degenerării renale, traume sau boli pe termen scurt pot provoca leziuni renale acute (Aki), altfel cunoscute sub numele de insuficiență renală acută. Nefronii sunt afectați de o scădere bruscă a aportului de sânge din cauza hipovolemiei. Acest lucru poate fi chiar rezultatul vărsăturilor excesive sau al diareei pe termen lung. Simptomele includ cantități mici de urină, umflarea membrelor inferioare, oboseală, probleme de respirație, confuzie, greață și dureri în piept. Dacă este lăsat netratat, AKI poate duce la convulsii și moarte. Tratamentul imediat este obligatoriu, în cazul în care fie vătămarea, fie boala (sau ambele) recuperarea permite restabilirea volumului de sânge. Hemodializa pe termen scurt este uneori necesară pentru a prelua rolul rinichilor până când pacientul sa stabilizat.

nefropatie diabetică

când este netratat sau prost gestionat, diabetul provoacă niveluri ridicate de glucoză în sânge, conferindu-i o consistență siropoasă. În timp, nivelurile ridicate de glucoză afectează nefronii și încep să scurgă proteinele în urină. Afro-americanii diabetici și populațiile hispanice sunt deosebit de sensibile la boala renală cauzată de diabetul de tip 2 sau de tip 1.

hiperplazie benignă de prostată

forma non-malignă de mărire a prostatei afectează bărbații vârstnici. Urologii sunt de acord că toți bărbații de la vârsta de șaizeci de ani au un anumit grad de extindere a prostatei. Deși aceasta nu este o boală care pune viața în pericol, prostata mărită poate împinge uretra și o poate îngusta, provocând urinare frecventă, un flux slab de urină și incontinență. Tratamentul include relaxante musculare sau medicamente care scad prostata sau indepartarea prostatei intr-o procedura chirurgicala.