Hur fungerar urinvägarna?

hur urinsystemet fungerar är relativt enkelt, även om njurarnas kompletterande roller kan vara komplexa.

blod transporteras till njurarna via njurartären. Ett system med filtreringsenheter i njuren reglerar utspädningsnivåer (vatten), salter och andra små molekyler i filtratet. Eventuellt överskott eller oönskade produkter färdas genom varje urinledare och deponeras i blåsans behållare, medan renat blod åter kommer in i cirkulationssystemet genom njurvenen. Urin lagras i urinblåsan tills urinvägarna släpper ut innehållet genom urinröret och ut ur kroppen. Passage av urin är känd som micturition eller urinering.

urinvägarna är uppdelade i övre och nedre urinvägarna. Den förstnämnda består av njurarna och urinledarna, den senare av urinblåsan och urinröret.

hur mycket urin utvisas beror på olika faktorer: förhållandet mellan avfallsprodukter och vatten, kostvanor, fysiska aktivitetsnivåer, mediciner, komorbiditeter, och hälsotillståndet hos olika organ och system i kroppen.

Urinsystemfunktion

den huvudsakliga urinsystemfunktionen är att filtrera blodet av överskott av vatten, salter och avfallsprodukter, tillfälligt lagra dessa i en behållare och intermittent utvisa dessa produkter från kroppen.

filtrering, Reabsorption och utsöndring

varje njure innehåller cirka en miljon nefroner. Nefroner spelar en avgörande roll för att avlägsna avfallsprodukter och justera koncentrationer av vatten, joner och mindre molekyler i blodet. En enda njure innehåller tillräckligt med nefroner för att filtrera blodet och producera urin – av denna anledning kan njurtransplantationer använda organ från levande givare. När båda njurarna är skadade ackumuleras joner, salter, vatten och små molekyler i kroppen, vilket orsakar fullständigt organsvikt och död om de lämnas obehandlade. En njure kan inte generera nya nefroner – när de är skadade kan de inte bytas ut.

en nefron är ett helt system i sig med olika delar av sin struktur belägen i olika delar av njurarna. Den långa öglan av Henl VIII (vissa nefroner har bara en kort ögla) finns i den centrala delen av njuren – medulla. Andra strukturer finns i njurbarken eller det yttre skiktet. Nefroner får en blodtillförsel via en afferent arteriol och returnerar filtrerat blod tillbaka i cirkulationen via en efferent arteriol. Dessa är två ändar av en lång, invecklad grupp kapillärer som omger nefronen, vilket möjliggör diffusion av vatten, joner, salter och andra molekyler. Bilden nedan visar blodflödet i njurarna och nefronen (i rött), produktion och utsöndring av urin (gul) och återkomsten av reabsorberade produkter och filtrerat blod i cirkulationssystemet (blått).

en nefron har tre funktioner: glomerulär filtrering (av vatten och lösta ämnen i blodet), tubulär reabsorption (retur av vatten och erforderliga molekyler till cirkulationen) och tubulär utsöndring (av avfall eller överskott av molekyler – inklusive vatten) i ett distalt rör. Denna utsöndrade vätska kallas urin. Varje minut filtreras cirka 125 ml blod av nefronerna i båda njurarna. Majoriteten av filtratet återabsorberas-vilket betyder att under en period av 24 timmar produceras cirka 180 liter filtrat men endast 1, 5 liter av detta utsöndras som urin. Filtrering sker i glomerulus, tubulär reabsorption i den proximala invecklade tubulen och tubulär utsöndring i den distala invecklade tubulen. Öglan av Henl VIII upprätthåller en koncentrationsgradient så att vatten och joner lättare återabsorberas. I bilden nedan visas uppnåendet av lika koncentrationer av ett löst ämne på vardera sidan av ett membran genom diffusionsprocessen. Både osmos och diffusion förekommer inom nefroner. Osmos är rörelsen av vatten, inte löst, genom ett halvgenomsläppligt membran.

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 är en biprodukt av ammoniak som bildas i levern, även från nedbrytningen av aminosyror. Kreatininfosfat eller fosfokreatin är en biprodukt av cellulär energiproduktion när adenosintrifosfat (ATP) omvandlas till adenosindifosfat (ADP). För att bilda en annan ATP – molekyl är en extra fosfatmolekyl nödvändig-kreatininfosfat. Levern och njuren producerar kreatininfosfat, och det kan också intas från köttkällor.

större molekyler som proteiner och glukos kan vanligtvis inte passera in i nefronen, men i njursjukdomar och deras symtom som diabetisk nefropati eller nefrotiskt syndrom kan glomeruli i nefronerna läcka och stora molekyler och till och med blodceller hittas i ultrafiltratet (urin). Av denna anledning mäts proteininnehållet i urin ofta hos riskpatienter som diabetiker och gravida kvinnor. En enkel urintestremsa indikerar nivåer av olika stora celler eller molekyler i urinen, inklusive vita blodkroppar, proteiner, ketoner och glukos.

Urintransport och lagring

nefroner tömmer slutprodukten – urin eller ultrafiltrat – i ett system av samla kanaler som leder urinen in i urinledaren. Urinledare är två smala men relativt långa rör (cirka 25 – 30 cm) som lämnar njurarna och går in i urinblåsan. Uretermuskelskikt hjälper till med peristaltik – ofrivillig sammandragning och avslappning av glattmuskel-att driva urin mot urinblåsan. Gravity spelar också en roll.

urinblåsans funktion är att lagra och utvisa urin. När urinen transporteras in i urinblåsan flyter den inte tillbaka på grund av riktningskrafterna i urinledarens muskelskikt och de plana ändarna av urinledarna där urinledaren och urinblåsan möts (vesikoureteralkorsningen). Denna utplattning ökar när blåsan fylls, vilket gör det svårt för urinen att strömma tillbaka mot njurarna. Detta kan emellertid inträffa i fall av vesikoureteral reflux på grund av anatomiska avvikelser vid ureteral positionering vid vesikoureteral korsning eller i nervstörningar där peristaltik och muskelton påverkas.

Micturition

en mänsklig urinblåsa lagrar vanligtvis cirka 300 till 600 ml urin före micturition och styrs av hjärnans pontine micturition center.

den triangulära formade blåsan är en stor muskel i toppen av vilken de två urinledarna tömmer urinen. Under blåsan, nära där den ansluter till en enda urinrör, ligger två cirkulära sfinkter – inre och yttre. Dessa slappnar bara av under urinering och förhindrar annars att urinen ständigt läcker ut. Den inre sfinkteren är en ofrivillig muskel; den yttre sfinkteren är frivillig. Urinblåsan är fodrad av en tjock slemhinna som bildar veck när urinblåsan är tom men öppnar sig när urinblåsan fylls och expanderar.

ligger i blåsväggen är stretchreceptorceller. När blåsan fylls till cirka 250 ml öppnas slemhinnan och stimulerar dessa sträckreceptorer. De skickar signaler till hjärnans pontine micturition center. Hjärnan svarar genom att koppla av den inre urinrörssfinkteren. Den yttre urinrörssfinkteren förblir stängd tills personen i fråga väljer att urinera, även om det inte alltid är en frivillig åtgärd hos spädbarn, äldre och de med motoriska eller sensoriska nervstörningar som lider av multipel skleros.

vid avslappning av den frivilliga yttre sfinkteren strömmar urin från blåsan genom urinröret och utvisas från kroppen. Bilden nedan visar stadierna av micturition och de involverade musklerna, nämligen detrusormuskeln i urinblåsan, den inre urinrörssfinkteren och bäckenbottenmuskeln som omger den yttre sfinkteren.

Urinsystemorgan och Urinsystemstrukturer

huvudorganen i urinvägarna och andra strukturer i urinvägarna är njurarna, urinblåsan, urinledarna och urinröret. Dessa bildar en steril miljö som är skyddad mot den icke-sterila omvärlden, ger de krafter som krävs för att utvisa urin genom en serie organ och svara på känslig ofrivillig och frivillig nervstimulering.

njurar

njurar ligger strax under revbenen och ligger nära mitten av ryggen. De har flera funktioner. Njuren skapar balans i mängden vatten och elektrolyter i kroppens cirkulationssystem, tar bort avfallsprodukter (inklusive droger) från kroppen, kontrollerar blodtrycket genom frisättning av hormoner (RAAS), reglerar produktionen av röda blodkroppar och efterföljande vävnadssyresättningsnivåer (erytropoietin) och ökar benmassan genom kalcium-och fosforreglering.homeostas är en automatiserad mekanism där koncentrationer av kemikalier och vätskor i en organisms biologiska system stabiliseras. Njurar bidrar mycket till homeostas, upprätthåller extracellulära vätskevolymer, surhet och alkalinitet (pH), osmotiska koncentrationer (koncentration av lösta molekyler i en lösning) och utsöndrar potentiellt skadliga produkter eller överskott av molekyler som kan störa naturlig homeostas.

urinledare

urinsystemet innehåller två urinledare som sträcker sig från njure till urinblåsa. Peristaltis och gravitation leder urin längs dessa smala, ihåliga, tjockskiktade rör. Eftersom de ihåliga områdena är smala kan urinledare blockeras av skräp som saltkristaller som har fastnat ihop för att skapa urinstenar. Fullständig blockering i ett rör orsakar höga tryck och urinuppbyggnad i sin bifogade njure och kräver akut operation innan permanent skada görs. Alternativt kan återflöde eller återföring av urin tillbaka till urinledarna orsaka infektion och farligt höga tryck i njurarna.

blåsan

blåsan hålls på plats av en serie yttre ligament. Dess huvudsakliga funktion är som en reservoar för urin. Blåsan expanderar när den fylls på grund av sitt tjocka lager av övergångsepitel. Cellerna i detta lager kan sträcka sig och ändra form, vilket gör att blåsan kan hålla ökande mängder urin. Två sfinktermuskler hindrar urin från att kontinuerligt läcka ut ur urinblåsan. När denna mekanism inte fungerar korrekt inkontinens är resultatet. Det urinära nervsystemet ger ledtrådar för blåstömning och beror på signaler som skickas från stretchreceptorcellerna inuti blåsväggen. Bilden nedan visar neurala kretsar som är involverade i urinering.

urinrör

urinrörslängder skiljer sig åt i manliga och kvinnliga urinvägar. Den relativt långa manliga urinröret som löper från botten av urinblåsan till penisens yttre urinrör är ungefär 20 cm lång.

urinröret hos den mänskliga kvinnan är bara cirka 4 cm i längd. Denna korta längd är anledningen till att kvinnor är mer mottagliga för urinvägsinfektioner än män. Bilden nedan visar urinkateterisering hos manliga och kvinnliga personer. Observera den betydligt längre längden på hankatetern jämfört med den hos honan.

den enda urinröret tillåter urin att passera utanför kroppen när hjärnan har släppt den ofrivilliga inre sfinkteren och personen i fråga har frivilligt släppte den yttre sfinkteren. Ingen peristaltik förekommer i urinröret – urinpassagen till omvärlden styrs av en kombination av urintrycket i urinblåsan, muskeltonen och tyngdkraften.

sjukdomar i urinvägarna

det finns ett stort antal sjukdomar i urinvägarna, från infektioner till cancer. Några av de vanligaste är listade nedan.

Urolithiasis

de flesta njursten är små och passerar helt enkelt genom urinvägarna utan att märkas. Större stenar är mest sannolikt att fastna i de smala öppningarna i antingen urinledaren. Låga urinvolymer och höga saltkoncentrationer i urinen bidrar till stenbildning. Stenar bildas genom kristallisering av salter. Närvaron av stenar i urinvägarna kallas urolithiasis.

Urinskistosomiasis

parasitiska flatmaskar som kallas Schistosoma är orsaken till urin schistosomiasis eller snigelfeber och är orsaken till en extremt vanlig tropisk sjukdom. Symtom utvecklas efter att vuxna har lagt ägg och inkluderar feber, skakningar, hosta och muskelsmärta. Kroniska former med symtom mycket senare med potential för ascites, blod i urinen, andningsproblem och övergripande svaghet. Det är också möjligt att uppleva anfall, förlamning och förändringar i beteende och mentala tillstånd vid obehandlad kronisk schistosomiasis.

nefrotiskt syndrom

nefrotiskt syndrom är inte en sjukdom i sig utan resultatet av ett brett spektrum av njursjukdomar. De viktigaste symptomen på nefrotiskt syndrom är vätskeretention (ödem) i nedre extremiteter och ansikte, skumliknande urin orsakad av höga nivåer av proteiner, trötthet och aptitlöshet. Vätskeretention orsakar också betydande viktökning. Någon av de njursjukdomar som listas här har potential att orsaka nefrotiskt syndrom om nefronernas filtreringssystem skadas och tillåter stora molekyler, främst ett protein som finns i blodet som kallas albumin, att passera in i ultrafiltratet. Behandlingar av detta syndrom måste hantera de bakomliggande orsakerna och inte bara symtomen.

urinvägsinfektioner

övre urinvägsinfektioner (uti) involverar symtom som hög feber, skakningar, kräkningar och smärta i ländarna. Lägre urinvägsinfektioner orsakar frekvent, brådskande eller oregelbunden urinering, smärta ovanför pubis (suprapubisk smärta) och ibland spår av blod i urinen. Den främsta orsaken till båda typerna av infektion är E. coli-bakterierna, som överförs till urinvägarna via anus.

kronisk njursjukdom och kronisk njursvikt

kronisk njursjukdom (CKD) kan ärvas, som vid autosomal dominant polycystisk njursjukdom (ADPKD), vara det långsiktiga resultatet av akut njurinfektion eller trauma, eller uppstå genom en process där skador på urinvägarna sker under många år. Cirka 70% av patienterna med CKD är diabetiker, patienter med högt blodtryck eller patienter med åderförkalkning. Dessa tre sjukdomar är ofta comorbida. Med tiden reduceras nefronfunktionen genom höga nivåer av större molekyler som passerar genom nefronerna, hormonella obalanser eller degenerering av nervsystemet. Alla dessa scenarier orsakas av låg syreförsörjning eller hypoxi.

När båda njurarna inte längre kan fungera är kroniskt njursvikt resultatet. I dessa fall måste dialys via bukhinnan i bukhålan eller via cirkulationssystemet (hemodialys) ta över alla njurarnas Roller.

akut njurskada

När långvariga sjukdomar inte är orsaken till njurdegeneration kan trauma eller kortvarig sjukdom orsaka akut njurskada (aki), annars känd som akut njursvikt. Nefroner skadas av en plötslig sänkning av blodtillförseln på grund av hypovolemi. Detta kan till och med vara resultatet av överdriven kräkningar eller långvarig diarre. Symtomen inkluderar låga mängder urin, svullnad i nedre extremiteterna, trötthet, andningssvårigheter, förvirring, illamående och bröstsmärta. Om den inte behandlas kan AKI leda till kramper och död. Omedelbar behandling är obligatorisk, där antingen skada eller sjukdom (eller båda) återhämtning gör att blodvolymen kan återställas. Kortvarig hemodialys är ibland nödvändig för att ta över njurarnas roll tills patienten har stabiliserats.

diabetisk nefropati

När obehandlad eller dåligt hanterad orsakar diabetes höga nivåer av glukos i blodet, vilket ger en sirapaktig konsistens. Med tiden skadar höga glukosnivåer nefronerna och de börjar läcka proteiner i urinen. Diabetiska afroamerikaner och latinamerikanska populationer är särskilt mottagliga för njursjukdom orsakad av typ 2 eller typ 1-diabetes.

godartad prostatahyperplasi

den icke-maligna formen av prostataförstoring påverkar äldre män. Urologer är överens om att alla män från sextio år har en viss grad av prostataförstoring. Även om detta inte är en livshotande sjukdom, kan den förstorade prostata trycka mot urinröret och begränsa den, vilket orsakar frekvent urinering, en svag urinström och inkontinens. Behandlingen innefattar muskelavslappnande eller prostata-krympande läkemedel eller prostataavlägsnande i ett kirurgiskt ingrepp.