Sistemul urinar are rolul primar în reglarea compoziției și concentrației lichidelor extracelulare ce înconjoară celulele. Lichidele interstițiale sunt aceste lichide și sunt reprezentate de plasmă și fluidele tisulare. Funcția sistemului urinar este realizată prin formarea urinei din plasma sanguină, la nivelul rinichiului și a altor organe asociate.
Numeroase funcții sunt îndeplinite de către rinichi, în procesul formării urinei, precum:
Rinichii se localizează pe peretele abdominal posterior, în afara peritoneului (retroperitoneal). Aceștia se situează lateral de coloana vertebrală, fiind susținuți în poziție de către țesutul adipos și conjunctiv. Greutatea medie a fiecărui rinichi, la adult este de 175 grame, fiind aproximativ de mărimea unui pumn.
Hilul este o depresiune concavă de pe suprafața medială a rinichiului, la exterior. Totodată, este învelit de o capsulă formată din țesut firbos de culoare albicioasă. Pelvisul renal este un organ cavitar în care se eliberează urina formată de fiecare rinichi. Ureterul este un tub lung prin care este condusă urina din pevisul renal, vărsându-se în vezica urinară.
Se evidențiază două regiuni distincte printr-o secțiune frontală prin rinichi: cortexul (corticala renală) care este regiunea externă și medulara sau regiunea profundă. Piramidele renale sunt formațiuni triunghiulare numeroase ce alcătuiesc medulara renală, iar printre ele se află coloanele renale care reprezintă prelungirile corticalei renale. Calicele mic este o cavitate mică în care se deschide vârful fiecărei piramide renale. Calicele mare este format din câteva calice mici care se unesc. O structură în formă de pâlnie numită pelvis renal este locul în care converg calicele mari.
Nefronul reprezintă unitatea fucțională a rinichiului și structura la nivelul căreia se formează urina. Mai mult de un milion de nefroni sunt conținuți de fiecare rinichi. Un nefron este alcătuit din:
Filtratul ajunge în tubi, fiind modificat prin reabsorbția substanțelor necesare organismului și excreția celor inutile. Urina este filtratul ce se obține în urma acestor modificări.
Prin artera renală pătrunde sângele arterial în rinichi. Ulterior, artera renală se divide în artere mai mici ce trec prin medulara renală. Aceste artere mici dau naștere la artere și mai mici ce pătrund în cortexul renal. Arteriolele aferente sunt diviziunile acestor artere și mai mici și sunt vizibile doar la microscop.
Glomerulul este o rețea de capilare unde se termină arteriolele aferente microscopice. Un glomerul este prezent în fiecare nefron. Prin pereții permeabili ai capsulei glomerulare (Bowman) trece plasma sanguină, de la nivelul glomerulului. Prin intermediul arteriolei eferente, sângele părăsește glomerulul renal. Rețeaua capilarelor peritubulare este o rețea de capilare ce este formată din arteriola eferentă și se dispune în jurul tubilor nefronului. Drenarea capilarelor peritubulare se face ulterior în vene mici, care se unesc apoi pentru formarea venelor mai mari. Vena renală se formează din venele mai mari și drenează sângele din rinichi.
Alcătuirea nefronului se face din următoarele structuri:
Capsula Bowman este capsula ce înconjoară glomerulul, fiind cunoscută și sub numele de capsulă glomerulară. Aceasta mai poate fi asemănată cu un balon ce este împins la un capăt cu pumnul spre interior, astfel încât balonul să înconjoare pumnul. Glomerulul este reprezentat de pumn, iar capsula Bowman este reprezentată de balon.
Nefronul și fiziologia sa
Din plasma sanguină provine un fluid ce intră în capsula glomerulară prin fante submicroscopice. Filtrarea este procesul prin care substanțele dizolvate, formate din molecule mici, trec din capilareleglomerulare în capsula glomerulară. Aceasta apare fiindcă permeabilitatea capilarelor glomerulare este mai mare decât a altor capilare din corp și totodată fiindcă presiunea sanguină în glomerul este mai mare decât în capilare. Deoarece arteriola eferentă are un diametru mai mic decât arteriola aferentă, apare presiunea sanguină crescută. În sânge rămân celulele sanguine și moleculele mari, cum sunt proteinele, iar în filtrat ajung ionii și moleculele mai mici, precum glucoza.
Se filtrează prin glomerulii renali o cantitate de aproximativ 7,5 litri de plasmă sanguină pe oră. Filtratul glomerular reprezintă fluidul ce trece în interiorul capsulei glomerulare. Rata de filtrare glomerulară la bărbați este de aproximativ 125 de mililitri pe minut (ml/min), iar la femei este în jur de 105 ml/min.
În lumenul tubului contort proximal trece filtratul glomerular ce părăsește capsula glomerulară. Milioane de microvilozități sunt prezente în pereții tubului, având rolul de a mări foarte mult suprafața de contact cu conținutul lumenului. Reabsorbția se realizează la nivelul acestui tub contort proximal. Cantități variabile de apă, săruri și alte molecule sunt transportate prin celulele epiteliale tubulare din lumenul tubului, în timpul reabsorbției, în capilarele peritubulare.
Transportul moleculelor este în general selectiv, deoarece este efectuat de transportori membranari specifici. Transportul activ reprezintă un proces în care ATP-ul este utilizat ca sursă de energie în reabsorbția glucozei și a aminoacizilor. La nivelul membranelor celulare există proteinele transportoare specifice ce transportă substanțele în afara celulelor tubulare, transferându-le apoi în sângele capilarelor peritubulare.
Un mecanism diferit stă la baza realizării reabsorbției sărurilor și a apei din tubul proximal. Inițial, prin transport activ, ionii de sodiu din fluidul tubului proximal ajung în capilarele peritubulare. O diferență de sarcină electrică se creează de-o parte și de alta a peretelui tubului la transportul ionilor de sodiu încărcați electric pozitiv, fiindcă aceștia se acumulează în capilarele peritubulare. Transportul facilitat al ionilor de clor din filtratul glomerular este stimulat de acest gradient electric spre concentrația mai mare a ionilor de sodiu din capilarele peritubulare. Ionii de clor părăsesc filtratul glomerular, iar apoi ionii de sodiu.
Un gradient osmotic se creează ca rezultat al concentrării clorurii de sodiu în capilarele peritubulare. Deplasarea apei se face în direcția concentrației mai mari a clorurii de sodiu, diluând-o până în momentul în care concentrația clorurii devine egală între tubul proximal și capilarele peritubulare. Așadar, moleculele de apă sunt atrase de clorura de sodiu.
Cea mai mare parte a apei, nutrienților, sărurilor și ionilor ce sunt necesari organismului sunt preluați înapoi în sânge, fiind rezultatul reabsorbției pasive și selective din tubii proximali. Deșeurile azotate produse de către corp, o parte din apă, ioni și săruri reprezintă componenții filtratului care nu sunt reabsorbiți.
În ramura descendentă a ansei Henle pătrunde ulterior filtratul glomerular. Spre profunzimea medularei coboară ramura descendentă, găsindu-se la acel nivel ansa propriu-zisă. Ulterior, fluidul pătrunde în ramura ascendentă, care urcă din medulară înapoi către corticală. La nivelul ramurei ascendente, ies din tubi ionii de sodiu și clor și se acumulează în interstițiul medularei (țesuturile din jurul tubilor).
Hipertonicitatea interstițiului este determinată de acumularea de sare. Aceasta din urmă realizează crearea unui gradient osmotic astfel încât în regiunea descendentă a ansei, apa este atrasă de clorura de sodiu și trece din filtrat în interstițiu. Ulterior, prin capilarele din apropiere și prin vasele limfatice, apa se reîntoarce în circulația sanguină. Către profunzimea medularei crește concentrația clorurii de sodiu, făcând posibil ca moleculele de apă să continue să părăsească ramura descendentă a ansei dinspre porțiunea proximală spre cea distală, precum și vârful ansei Henle.
Apa nu este reabsorbită deloc din ramura ascendentă a ansei Henle și din tubul distal, sau doar în cantități foarte mici fiindcă acești tubi sunt impermeabili pentru apă. Mecanismul contracurent reprezintă reabsorbția ionilor de sodiu și clor permisă de către ramura ascendentă a ansei Henle și tubul distal.
Ureea reprezintă un deșeu azotat, un compus special care părăsește lumenul tubului colector în porțiunea lui profundă. Contribuția la creșterea concentrației moleculelor organice din medulară este dată de acumularea ureei în profunzimea medularei. Ulterior, ureea trece înapoi în ansa Henle, de unde trece înapoi în tubul colector. În ansa Henle au loc procese ce contribuie la înlăturarea apei din tubi și la reîntoarcerea ei în circulație prin capilarele peritubulare. Totodată, acest lucru garantează faptul că nefronul prezintă în interior un fluid ce va fi concentrat și va deveni urină.
Ulterior, în tubul contort distal intră filtartul glomerular, la acest nivel continuându-se unele procese începute în tubul proximal. În sânge sunt absorbite, din nou, apa și sarea. Din fluidul tubular prin transport activ sunt preluați ionii de sodiu, fiind urmați de ionii de clor, iar apa urmează sarea în mod pasiv.
Secreția tubulară este un alt proces ce are loc în tubii distali. Compușii chimici sunt transportați din capilarele peritubulare (din sânge) în tubul contort distal (în filtratul glomerular) prin intermediul procesului activ de secreție tubulară. În acest mod sunt secretate următoarele molecule:
Urina este produsul filtratului glomerular consecutiv proceselor ce au loc în tubul contort distal. Ulterior urina intră în tubul colector. În drumul său spre pelvisul renal, tubul colector coboară în medulara renală și întâlnește mediul salin din interstițiul medular. Apa este extrasă din tubii colectori prin osmoză din cauză că acest mediu este hiperton. Ulterior apa este transportată înapoi în circulația sanguină generală de către capilare și vase limfatice. Întoarcerea apei în sânge este finalizată de acest proces.
Procese fiziologice ce au loc în rinichi
Permeabilitatea membranei celulelor ce fomează peretele tubului colector determină rata reabsorbției apei din tubul contort distal și tubul colector. Hormonul antidiuretic (ADH) este un hormon ce controlează această permeabilitate. ADH-ul deschide porii din membranele celulare și permite apei să treacă cu ajutorul unui mecanism chimic complex. Neuronii din hipotalamus produc acest hormon, fiind eliberat de către lobul posterior al glandei hipofize.
Prin stimularea receptorilor chimici din hipotalamus de către variațiile concentrației sodiului sau al altor ioni în sânge se stimulează secreția de ADH. De exemplu, concentrația ionilor crește și receptorii semnalizează hipotalamusului să elibereze ADH în caz de deshidratare. Permeabilitatea membranei celulelor din peretele tubilor este crescută de ADH, prin acest mod fiind absorbită mai multă apă din filtratul glomerular. Contrar, concentrația ionilor scade când există un exces de apă în organism. Această scădere este detectată de receptori, iar ulterior se inhibă secreția de ADH; astfel, este reabsorbită mai puțină apă în tubi, rămânând să dilueze urina. Renina este implicată, de asemenea, în acest proces, împreună cu sistemul renină-angiotensină.
Aldosteronul este un alt hormon ce are rol în reglarea funcției renale și este secretat de către cortexul glandelor suprarenale. În principal, hormonul acționează asupra tubului contort distal și are trei efecte importante:
Principala metodă de înlăturare a potasiului din organism este eliminarea lui prin secreție tubulară. Tot potasiul ar fi reabsorbit fără aldoseron, iar excesul acestuia în organism poate duce la insuficiență cardiacă. Boala Addison este o afecțiune în care apare o secreție insuficientă de aldosteron.
Urina este produsă de nefroni. În urină se găsesc:
Ureea se numără printre deșeurile organice și este un produs al metabolismului ficatului, fiind obținut în timpul conversiei aminoacizilor în compuși furnizori de energie. Pentru a forma ureea, gruparea amino este înlăturată de pe un aminoacid, în timpul conversiei, și combinată cu o altă grupare amino și cu un atom de carbon și oxigen, totul având loc în procesul numit ciclul ornitinei. Pentru toate celulele, ureea este toxică și trebuie eliminată prin urină.
Amoniacul, acidul uric (din degradarea acizilor nucleici) și creatinina (un produs rezultat din utilizarea fosfocreatinei în celulele musculare) sunt alte substanțe din urină. Ionii din urină sunt:
Corpii cetonici sunt alte substanțe ce pot fi găsite în urină și rezultă din degradarea grăsimilor. Un conținut crescut de corpi cetonici în urină se poate observa la persoanele cu diabet zaharat din cauză că organismul folosește lipidele ca sursă principală de energie în locul glucozei. De dietă depind mai multe substanțe din urină, incluzând pigmenții, hormonii și diferitele medicamente.
În mod obișnuit, culoarea urinii este galbenă sau chihlimbarie (asemănătoare cu a chihlimbarului) ce se datorează pigmenților derivați din substanțele prezente în dietă sau din bilirubina derivată din degradarea hemoglobinei globulelor roșii sanguine. Urobilinogenul este unul dintre pigmenții urinari importanți. Producerea acestui pigment se realizează prin acțiunea bacteriilor asupra bilirubinei din intestin. Urobilinogenul este transportat de sistemul port hepatic de la nivelul ficatului, ulterior pigmentul fiind adus la rinichi prin intermediul circulației sanguine.
O culoare roșie este determinată de prezența globulelor roșii în urină; această situație fiind cauzată în general de o sângerare în sistemul urinar, trecerea globulelor roșii prin pereții glomerulului renal fiind o cauză posibilă, așa cum se întâmplă în unele boli renale.
De obicei urina este clară și capătă un miros asemănător cu amoniacul dacă este stătută; variația pH-ului ei este de la 4,6 la 8,0 cu o medie de 6,0, depinzând în special de dietă. Se produce o cantitate de aproximativ 1-2 l de urină pe zi.
Caracteristicile urinei umane
Pe lângă rinichi, sistemul urinar conține și alte componente. Ureterele reprezintă organe tubulare care pleacă de la rinichi până la vezica urinară. Lungimea acestora este de aproximativ 25-30 cm și au rolul de a transporta urina la vezică prin unde peristaltice ce sunt produse de mușchii prezenți în pereții lor. În vezica urinară, urina intră sub formă de jeturi, realizând un flux de 5 ml pe minut. Pelvisul renal este o formațiune bombată ce se află la ieșire din rinichi și se continuă cu ureterul.
Vezica urinară este un alt organ al sistemului urinar, aflându-se poziționată posterior de simfiza pubiană. Vezica reprezintă un sac distensibil ce constă dintr-o mucoasă care tapetează cavitatea și din pereți formați din fibre musculare netede. Vezica este capabilă de o extensie considerabilă și prezintă trei orificii: unul spre uretră și două spre uretere. Aceasta poate acumula o cantitate de aproximativ 600 ml de urină ce se elimină prin uretră. Micțiunea este procesul de eliminare a urinei. Incontinența reprezintă micțiunea ce se produce involuntar.
Uretra este tubul care conduce urina de la baza vezicii la exterior. Uretra este poziționată ventral față de vagin pentru sexul feminin și are o lungime de aproximativ 5 cm lungime. Pentru sexul masculin, uretra trece prin penis, având aproximativ 15 cm lungime atunci când penisul este relaxat, servind ca pasaj și pentru spermă. Uretra este înconjurată de glanda prostatică în cazul bărbaților, iar creșterea în volum a acestei glande poate duce la împiedicarea curgerii normale a urinei. Orificul uretral extern reprezintă deschiderea uretrei spre exteriorul corpului.
În concluzie, urina este produsă de către rinichi și transportată la vezica urinară de uretere. Vezica urinară este golită de uretră prin micțiune (urinare) atunci când aceasta este oportună.
În corp mai sunt și alte organe excretorii pe lângă sistemul urinar, care excretă urină. Ficatul este unul dintre ele și are rolul de a metaboliza produșii rezultați din degradarea hemoglobinei eritrocitelor și îi excretă ca și pigmenți biliari. Urina este colorată de o parte din pigmenții ce provin de la ficat. Plămânii sunt alte organe excretorii, având funcția de excreție a dioxidului de carbon și degajând o cantitate redusă de apă.
De asemenea, intestinul și pielea sunt considerate organe excretorii. Intestinul include celule epiteliale care îl tapetează și prin care se pierd anumite săruri, cum ar fi sărurile de fier și de calciu, și se eliberază apă. Fiindcă substanțele excretate sunt produși de degradare ai metabolismului, defecația nu este considerată excreție. Materialele nedigerate sunt eliminate din corp în procesul defecației.
Pielea este considerată un organ excretor minor, deoarece excretă sudoarea în cursul transpirațieie. Sudoarea conține:
Așadar, transpirația este în principal un proces de răcire, deoarece permite organismului să elimine excesul de căldură.
Acest text nu poate fi copiat.
