Anatomia i fizjologia układu moczowego
artykuł dr. n. med. Pawła Domańskiego, napisany w kwietniu 2000 dla serwisu RES MEDICA
"Kości mogą ulegać złamaniu, mięśnie zanikowi, gruczoły mogą próżnować, nawet mózg może zapaść w sen nie powodując bezpośredniego zagrożenia życia. Jeśli jednak nerki zawiodą, to nie przeżyją ani kości, ani mięśnie, gruczoły ani mózg."
(prof. Homer Smith)
Układ moczowy składa się z nerek, które są narządem parzystym, wytwarzającym mocz, oraz z dróg wyprowadzających mocz: kielichów i miedniczek nerkowych, moczowodów, pęcherza i cewki moczowej.
Nerki
Nerki położone są zaotrzewnowo na tylnej ścianie jamy brzusznej, na wysokości XII kręgu piersiowego i III kręgu lędźwiowego kręgosłupa. Prawa nerka położona jest o 1,5-2,5 cm niżej niż lewa. W zależności od pozycji ciała i fazy oddechowej nerki zmieniają swoje położenie, ale zmiana ta nie powinna być większa niż wysokość jednego kręgu, tj. ok. 2-3 cm. Przeciętne wymiary nerek wynoszą 12 x 7 x 3 cm, a ciężar od 120 do 170 g - w zależności od masy ciała.
Od tyłu nerki przylegają do przepony oraz mięśni tylnej ściany jamy brzusznej. Od przodu nerka prawa sąsiaduje z wątrobą, ze środkowym odcinkiem dwunastnicy, z częścią wstępującą jelita grubego i z pętlami jelita biodrowego. Nerka lewa natomiast przylega do trzonu trzustki, tylnej ściany żołądka, pętli jelita cienkiego.
Swymi górnymi biegunami obie nerki stykają się z nadnerczami. Taka topografia może sprzyjać przechodzeniu procesów chorobowych z nerek na narządy sąsiadujące i odwrotnie - dlatego przy różnicowaniu schorzeń jamy brzusznej trzeba uwzględniać wyżej wymienione szczegóły anatomiczne.
Nerka ma kształt fasoli. Od strony przyśrodkowej (od kręgosłupa) wnikają do niej naczynia krwionośne i limfatyczne oraz nerwy. Znajduje się tutaj również miedniczka nerkowa i początkowy odcinek moczowodu.
Miąższ nerki składa się z zewnętrznej części korowej i wewnętrznej rdzeniowej. Część rdzeniowa składa się z tzw. piramid, pomiędzy które wnikają tzw. kolumny Bertina, stanowiące część korową nerki. Część korowa stanowi około 3/4, a rdzeniowa 1/4 miąższu nerki.
Jeżeli chcesz wiedzieć więcej na temat budowy i funkcjonowania nerek, zajrzyj na tę stronę
Drogi wyprowadzające mocz
Drogi wyprowadzające mocz składają się z kielichów nerkowych, które, łącząc się ze sobą, tworzą miedniczkę nerkową. Z miedniczek nerkowych mocz spływa do parzystych moczowodów, a dalej do pęcherza moczowego, znajdującego się w miednicy małej. Pęcherz jest zbiornikiem opróżnianym w miarę potrzeby i zależnie od naszej woli. Mocz wypływa z pęcherza na zewnątrz przez cewkę moczową.
Ukrwienie nerek
Nerki otrzymują krew utlenowaną (tętniczą) z parzystych tętnic nerkowych, odchodzących od części brzusznej aorty na wysokości I kręgu lędźwiowego. Tętnice nerkowe ulegają podziałom przed i po wniknięciu do miąższu nerki. Na skutek tych podziałów powstają między innymi tętniczki doprowadzające krew do kłębuszka nerkowego. Odpowiednim tętnicom towarzyszą żyły nerkowe.
Należy podkreślić, że mogą istnieć różne warianty ukrwienia nerek, łącznie z istnieniem nieprawidłowych naczyń, lub też naczyń dodatkowych - będące nierzadko przyczyną ciężkich patologii.
Nefrony
Podstawową jednostką strukturalną i funkcjonalną nerki jest nefron (w nerkach znajduje się ich ok. 2 mln) składający się z kłębuszka nerkowego i cewki nerkowej.
Kłębuszek nerkowy (średnica ok. 160-190 mikrometrów) zbudowany jest z naczyń włosowatych (włośniczek), powstających z rozgałęzienia tętniczki doprowadzającej i łączących się ponownie w tętniczkę odprowadzającą. Ściana naczynia włosowatego kłębuszka nerkowego stanowi tzw. błonę sączącą, składającą się z trzech zasadniczych warstw (komórek śródbłonka naczyniowego, błony podstawnej oraz komórek nabłonka tzw. torebki Bowmana). Bardzo złożona mikrostruktura błony sączącej umożliwia powstawanie moczu pierwotnego, zbierającego się w wyżej wymienionej torebce, który następnie wypływa do cewek nerkowych.
Cewka nerkowa zbudowana jest z następujących, przechodzących jeden w drugi, odcinków: cewki krętej I rzędu (cewki bliższej albo proksymalnej), pętli Henlego oraz cewki krętej II rzędu (cewki dalszej albo dystalnej). Cewki dystalne sąsiadujących nefronów łączą się w cewkę zbiorczą. Po kolejnych połączeniach tworzą one duże cewki zbiorcze, uchodzące w szczycie brodawki nerkowej (brodawki znajdują się na wierzchołku piramid nerkowych) do kielichów nerkowych. Długość wszystkich cewek nerkowych wynosi w przybliżeniu 80 km, a ich powierzchnia (biorąc pod uwagę mikrokosmki, które pokrywają cewki od strony ich światła) około 40-50 metrów kwadratowych.
Funkcja nerek
Głównym zadaniem nerek jest zabezpieczenie stałości środowiska wewnętrznego organizmu poprzez wydalanie nadmiaru wody, soli mineralnych i innych substancji zbędnych i/lub szkodliwych dla zdrowia, które powstają podczas procesów metabolicznych albo są przyjmowane np. wraz z pokarmem (dotyczy to również np. silnie toksycznych leków). Nerki są odpowiedzialne za zachowanie stałej objętości, ciśnienia osmotycznego oraz składu elektrolitowego płynów ustrojowych.
Filtracja
Powyższe funkcje są spełniane dzięki procesowi filtracji, mającemu miejsce w kłębuszkach nerkowych oraz dzięki procesom wchłaniania zwrotnego i wydzielania, jakie zachodzą w cewkach nerkowych.
Filtracja jest podstawowym procesem umożliwiającym powstawanie moczu. Polega ona na przechodzeniu wody osocza i wszystkich substancji w niej rozpuszczonych - z wyjątkiem większości białek - ze światła włośniczek, poprzez ich ścianę (tworzącą wyżej opisaną błonę filtracyjną), do światła torebki kłębuszka.
Wielkość przesączania kłębuszkowego zależy od efektywnego ciśnienia filtracyjnego w kłębuszku oraz właściwości jego błony sączącej.
We wszystkich kłębuszkach nerkowych w ciągu doby powstaje około 180 litrów przesączu (moczu pierwotnego). Przesącz zbierany w torebce kłębuszka przechodzi do światła cewek nerkowych, gdzie zachodzi wchłanianie zwrotne (reabsorpcja), będące drugim - po filtracji kłębuszkowej - procesem (regulowanym przez niektóre hormony i enzymy) przebiegającym na wielką skalę. Podlega mu około 98-99% moczu pierwotnego. Wchłanianiu temu ulega m.in. około 180 litrów wody, 1100 g chlorku sodu i 150 g glukozy. Aby powyższe procesy mogły zachodzić, przez nerki musi przepłynąć aż 1/4 całej objętości krwi tłoczonej przez serce. Przepływ krwi w przeliczeniu na jeden gram tkanki jest wielokrotnie większy niż w innych narządach.
Oczywiście reabsorpcja w cewkach nerkowych jest ograniczona i niektóre związki chemiczne i substancje, po przekroczeniu pewnego stężenia w surowicy krwi, pojawiają się w moczu. Za przykład może posłużyć sytuacja, kiedy stężenie glukozy we krwi przekracza około 170-180 mg%. Cewki nerkowe nie są wtedy w stanie wchłonąć jej z przesączu kłębkowego, gdyż został przekroczony tzw. próg nerkowy dla glukozy. Pojawia się ona wówczas w moczu - co jest zjawiskiem charakterystycznym dla cukrzycy.
W początkowym odcinku cewki, tj. w cewce proksymalnej, wchłanianiu zwrotnemu podlega ok. 50-75% przesączu, m.in. woda, niektóre białka, aminokwasy, glukoza, mocznik, kwas moczowy, wodorowęglowy, sód, potas, chlorki, fosforany i wapń, a wydalany jest jon wodoru, niektóre leki i barwniki. W dalszych odcinkach cewki nerkowej, a mianowicie w pętli Henlego i cewce dystalnej, następuje dalsze wchłanianie wody, sodu, wapnia, magnezu, chloru i mocznika oraz wydzielanie m.in. wodoru, potasu, jonów amonowych. Doprowadza to w konsekwencji do odpowiedniego zagęszczenia i zakwaszenia moczu oraz powstawania moczu ostatecznego.
Mocz ostateczny wytwarzany w nerkach poprzez brodawki nerkowe, znajdujące się na szczytach piramid, wpływa do kielichów i dalej do miedniczki nerkowej, a stąd - dzięki ruchom perystaltycznym moczowodów - do pęcherza moczowego.
Pęcherz moczowy
Pęcherz moczowy jest dobrze umięśnionym, rozciągliwym i sprężystym zbiornikiem o objętości około 400-700 ml. Po wypełnieniu pęcherza moczem dochodzi do wzrostu ciśnienia w jego wnętrzu, drażnienia zakończeń nerwów czuciowych i pojawienia się zjawiska zwanego parciem; następuje skurcz mięśnia wypierającego oraz rozkurcz zwieraczy i mocz wypływa przez cewkę na zewnątrz. Objętość dobowa moczu w warunkach prawidłowych wynosi około 1,0-3,0 litra.
Równowaga kwasowo-zasadowa
Kolejną niezwykle ważną rolą spełnianą przez nerki jest utrzymywanie równowagi kwasowo-zasadowej. Komórki i tkanki organizmu są bardzo wrażliwe na zmianę środowiska wewnętrznego w kierunku kwaśnym lub zasadowym. Stąd kwasica i zasadowica stanowią istotne zagrożenie dla prawidłowego funkcjonowania ustroju. Ze względu na przemiany metaboliczne ustrój ma tendencję do stałego ulegania zakwaszaniu. Utrzymanie wyżej wymienionej równowagi (dopuszczalne są niewielkie odchylenia w granicach normy) możliwe jest m.in. dzięki wydalaniu nadmiaru jonów wodorowych oraz zatrzymywaniu dwuwęglanów. Procesy te zachodzą w cewkach nerkowych.
Hormony i enzymy wytwarzane przez nerki
Nerki wytwarzają i wydzielają również niektóre hormony i enzymy. Do najbardziej znanych należą: renina, aktywna postać witaminy D3, erytropoetyna oraz prostaglandyny, hormon natriuretyczny i kalikreina.
Renina jest produkowana przez komórki tzw. układu przykłębuszkowego nerek. Zwiększone jej wydzielanie ma miejsce m.in. przy spadku ciśnienia tętniczego krwi (na przykład po krwotokach). Renina uruchamia złożony łańcuch reakcji, których efektem końcowym jest zwiększone uwalnianie związków naczyniokurczących (angiotensyny) oraz hormonów zwiększających zwrotne wchłanianie sodu i wody w cewkach nerkowych (aldosteronu). W ten sposób nerka "broni" ustrój przed ostrą niewydolnością układu krążenia.
Witamina D3 jest przyjmowana z pokarmem, bądź też powstaje w skórze pod wpływem promieni słonecznych - lecz dopiero w nerkach powstaje z niej najbardziej aktywna postać witaminy D3, dwuhydroksycholekalcyferol. Jak wiadomo, witamina ta odgrywa wielką rolę w zapobieganiu i leczeniu krzywicy u dzieci oraz rozmiękania kości u dorosłych.
Erytropoetyna to hormon syntetyzowany w nerkach, warunkujący prawidłową produkcję krwinek czerwonych w szpiku. Jej niedobór, wywołany znacznym uszkodzeniem nerek, jest jedną z głównych przyczyn niedokrwistości obserwowanej u chorych z przewlekłą ich niewydolnością.
Choroby układu moczowego
Do głównych schorzeń nerek i dróg moczowych należą: wady rozwojowe układu moczowego, przewlekła i ostra niewydolność nerek, zespół nerczycowy, pierwotne kłębuszkowe zapalenie nerek, zakażenia układu moczowego, śródmiąższowe zapalenia nerek, kamica układu moczowego, nowotwory układu moczowego, nefropatie wtórne, choroby gruczołu krokowego.