Munuaiset ja niiden rakenne
Munuaiset ovat parin pavunmuotoiset, ruskeat, noin nyrkin kokoiset elimet. 10-12 cm pitkät. Niitä peittää munuaiskapseli, joka on sitkeä kuitumaisesta sidekudoksesta koostuva kapseli. Kummankin munuaisen pinnalla on kaksi rasvakerrosta, jotka pehmentävät niitä. Munuaisessa on kovera sivu, jossa on syvennys, johon munuaisvaltimo tulee ja josta munuaislaskimo ja virtsajohdin poistuvat. Munuaiset sijaitsevat vatsaontelon takaseinämässä hieman vyötärölinjan yläpuolella, ja rintakehä suojaa niitä. Niitä pidetään retroperitoneaalisina eli ne sijaitsevat vatsakalvon takana. Munuaisissa on kolme pääaluetta, munuaiskuori, munuaisydin ja munuaislantio. Ulompi, rakeinen kerros on munuaiskuori. Kuori ulottuu alaspäin säteittäisesti juovikkaan sisäkerroksen väliin. Sisempi säteittäisesti juovikas kerros on munuaisydin. Se sisältää pyramidinmuotoista kudosta, jota kutsutaan munuaispyramideiksi ja jota erottavat munuaispylväät. Virtsaputket ovat jatkuvassa yhteydessä munuaisaltaan kanssa, ja se on munuaisen varsinainen keskus.
Munuaislaskimo
Munuaislaskimot ovat munuaista tyhjentäviä suonia. Ne yhdistävät munuaisen alempaan laskimolaskimoon. Koska alempi laskimo sijaitsee kehon oikealla puoliskolla, vasen munuaislaskimo on yleensä näistä kahdesta pidempi. Toisin kuin oikea munuaislaskimo, vasempaan munuaislaskimoon johtaa usein vasen sukusolmukesuoni (miehillä vasen kivessuoni, naisilla vasen munasarjasuoni). Se vastaanottaa usein myös vasemman lisämunuaisen laskimon.
Munuaisvaltimo
Munuaisvaltimot lähtevät tavallisesti vatsa-aortasta ja syöttävät munuaisiin verta. Munuaisten valtimoverkosto on vaihteleva, ja jokaista munuaista voi ruokkia yksi tai useampi munuaisvaltimo. Oikea munuaisvaltimo on yleensä pidempi kuin vasen munuaisvaltimo, mikä johtuu aortan, alemman laskimon ja munuaisten sijainnista kehossa. Oikea munuaisvaltimo kulkee tavallisesti posteriorisesti alempaan laskimoon.Munuaisvaltimot kuljettavat suuren osan munuaisten kokonaisverenkierrosta. Jopa kolmannes sydämen kokonaisverenkierrosta voi kulkea munuaisvaltimoiden kautta munuaisten suodatettavaksi.
Ureetit
Ureetit ovat kaksi putkea, jotka johtavat virtsan munuaisista virtsarakkoon. Kumpikin virtsajohdin on noin 25 cm (10 tuumaa) pitkä lihaksikas putki. Virtsajohtimien seinämissä olevat lihakset lähettävät virtsan pieninä suihkuina virtsarakkoon (kokoontaitettava pussi, joka sijaitsee luisen lantion ontelon etuosassa ja joka mahdollistaa virtsan väliaikaisen varastoinnin). Kun virtsa on virtsaputkien kautta virtsarakkoon päässyt, virtsarakon limakalvolla olevat pienet poimut toimivat venttiilien tavoin ja estävät virtsan takaisinvirtauksen. Virtsarakon ulostuloa ohjaa sulkijalihas. Täysi rakko stimuloi virtsarakon seinämässä olevia aistihermoja, jotka rentouttavat sulkijalihasta ja mahdollistavat virtsan poistumisen. Sulkijalihaksen rentoutuminen on kuitenkin myös osittain opittu reaktio, jota hallitaan vapaaehtoisesti. Vapautunut virtsa kulkeutuu virtsaputkeen.
virtsarakko
Virtsarakko on ontto, lihaksikas ja paisuva tai elastinen elin, joka istuu lantionpohjassa (miehillä eturauhasen yläpuolella). Sen etureunalla sijaitsee häpyluun symphysis ja takareunalla emätin (naisilla) ja peräsuoli (miehillä). Virtsarakkoon mahtuu noin 17-18 unssia (500-530 ml) virtsaa, mutta virtsankarkailun tarve ilmenee yleensä, kun virtsarakossa on noin 150-200 ml virtsaa. Kun virtsarakko täyttyy virtsalla (noin puoliksi täyteen), venytysreseptorit lähettävät hermoimpulsseja selkäytimeen, joka sitten lähettää refleksinomaisen hermoimpulssin takaisin virtsarakon kaulassa olevaan sulkijalihakseen (lihasventtiiliin), joka saa sen rentoutumaan ja päästämään virtsan virtsaputkeen. Sisäinen virtsaputken sulkijalihas on tahaton. Virtsaputket tulevat virtsarakkoon vinosti sen dorsolateraalisesta kerroksesta trigoneksi kutsutulla alueella. Trigone on kolmion muotoinen alue virtsarakon postero-inferioriseinämässä. Virtsaputki poistuu trigonin kolmion alimmasta kohdasta. Virtsarakossa oleva virtsa auttaa myös säätelemään kehon lämpötilaa. Kun virtsarakko toimii normaalisti, se tyhjenee kokonaan täydellisen tyhjennyksen jälkeen, muutoin se on merkki siitä, että sen kimmoisuus on heikentynyt, ja kun rakko tyhjenee kokonaan nesteestä, se voi aiheuttaa kylmäävän tunteen ruumiinlämmön nopean muutoksen vuoksi.
Virtsaputki
Virtsaputki on lihaksikas putki, joka yhdistää virtsarakon kehon ulkopuolelle. Virtsaputken tehtävänä on poistaa virtsa elimistöstä. Se on naisella noin 3,8 cm (1,5 tuumaa), mutta miehellä jopa 20 cm (8 tuumaa) pitkä. Koska virtsaputki on naisella paljon lyhyempi, naisen on paljon helpompi saada haitallisia bakteereja virtsarakkoonsa, mitä kutsutaan yleisesti virtsarakkotulehdukseksi tai virtsatietulehdukseksi. Virtsatietulehduksen tavallisin bakteeri on paksusuolen E-kolibakteeri, joka on erittynyt ulosteen mukana. naisen virtsaputki
Ihmisellä naisella virtsaputki on noin 1-2 tuumaa pitkä ja se aukeaa vulvassa klitoriksen ja emättimen aukon välissä.
Miehillä on pidempi virtsaputki kuin naisilla. Tämä tarkoittaa, että naiset ovat yleensä alttiimpia virtsarakon (kystiitti) ja virtsateiden infektioille.
Miehen virtsaputki
Ihmisen miehellä virtsaputki on noin 8 tuumaa pitkä ja aukeaa peniksen pään päässä.
Miehen virtsaputken pituus ja se, että se sisältää useita mutkia, vaikeuttaa katetrointia.
Virtsaputken sulkijalihas on yhteisnimitys lihaksille, joita käytetään virtsan virtsarakon virtauksen ohjaamiseen. Nämä lihakset ympäröivät virtsaputkea, joten kun ne supistuvat, virtsaputki sulkeutuu.
- Tässä on kaksi erillistä lihasaluetta: sisäinen sulkijalihas virtsarakon kaulan kohdalla ja
- ulkoinen eli distaalinen sulkijalihas.
Ihmisillä miehillä on paljon vahvemmat sulkijalihakset kuin naisilla, mikä tarkoittaa, että he voivat pidättää suuren määrän virtsaa kaksi kertaa pidempään, jopa 800 ml, eli ”pidättää sitä”.
Nephronit
Nephroni on munuaisten rakenteellinen ja toiminnallinen perusyksikkö. Nimi nefroni tulee kreikan kielen sanasta (nephros), joka tarkoittaa munuaista. Sen päätehtävä on säädellä veden ja liukoisten aineiden määrää suodattamalla verta, imeyttämällä takaisin tarvittava määrä ja erittämällä loput virtsana. Nefronit poistavat elimistöstä jätteitä, säätelevät veren tilavuutta ja painetta, kontrolloivat elektrolyyttien ja aineenvaihduntatuotteiden pitoisuuksia ja säätelevät veren pH-arvoa. Nefronien toiminnot ovat elintärkeitä elämälle, ja niitä säätelee hormonijärjestelmä hormoneilla, kuten antidiureettisella hormonilla, aldosteronilla ja lisäkilpirauhashormonilla.
Kullakin nefronilla on oma verenkiertonsa kahdesta munuaisvaltimosta lähtevästä kapillaarialueesta. Kukin nefroni koostuu suodatuksen alkuosasta (munuaisytimestä) ja takaisinimeytymiseen ja erittymiseen erikoistuneesta tubuluksesta (munuaistubuluksesta). Munuaissolukkeli suodattaa verestä suuret liukoiset aineet ja toimittaa veden ja pienet liukoiset aineet munuaistubulukseen muokattavaksi.
Glomerulus
Glomerulus on kapillaaritupsu, joka saa verenkiertonsa munuaisverenkierron afferentista valtimosta. Glomerulaarinen verenpaine antaa liikkeellepanevan voiman nesteen ja liukoisten aineiden suodattumiselle verestä Bowmanin kapselin muodostamaan tilaan.loput verestä, jota ei suodateta glomerulukseen, kulkeutuu kapeampaan efferenttiin arterioleen. Sen jälkeen se siirtyy vasa rectaan, jotka ovat keräyskapillaareja, jotka kietoutuvat kierteisiin tubuluksiin interstitiaalisen tilan kautta, jonne myös takaisinimeytyneet aineet pääsevät. Tämä yhdistyy sitten muiden nefronien efferenttien laskimoiden kanssa munuaislaskimoon ja yhdistyy uudelleen pääverenkiertoon.
Afferentit/afferentit arteriolit
Afferentti arterioli toimittaa verta glomerulukseen. Ryhmä erikoistuneita soluja, joita kutsutaan juxtaglomerulaarisiksi soluiksi, sijaitsee afferentin arterioleen ympärillä, jossa se tulee munuaiskerään. Efferentti arteriole tyhjentää glomeruluksen. Näiden kahden valtimon välissä on erikoistuneita soluja, joita kutsutaan nimellä macula densa. Juxtaglomerulaariset solut ja macula densa muodostavat yhdessä juxtaglomerulaarisen laitteen. Reniini-entsyymi muodostuu ja varastoituu juxtaglomerulaarisen laitteen soluissa. Reniini vapautuu vastauksena verenpaineen laskuun afferenteissa arterioleissa, natriumkloridin vähenemiseen distaalisessa kierteisessä tubuluksessa ja sympaattisen hermoston stimuloidessa juxtaglomerulaarisolujen reseptoreita (beeta-adrenaliinireseptorit). Reniiniä tarvitaan muodostamaan Angiotensiini I:tä ja Angiotensiini II:ta, jotka stimuloivat aldosteronin eritystä lisämunuaiskuoressa.
Glomeruluskapseli tai Bowmanin kapseli
Bowmanin kapseli (jota kutsutaan myös glomeruluskapseliksi) ympäröi glomerulusta, ja se koostuu viskeraalisesta (yksinkertaiset levyepiteelisolut) (sisempi) ja parietaalisesta (yksinkertaiset levyepiteelisolut) (ulompi) kerroksesta. Viskeraalinen kerros sijaitsee juuri paksuuntuneen glomerulaarisen tyvikalvon alapuolella, ja se koostuu podosyyteistä, jotka lähettävät jalkalisäkkeitä glomeruluksen pituussuunnassa. Jalkahaarakkeet kiinnittyvät toisiinsa muodostaen suodatusrakoja, joita, toisin kuin glomeruluksen endoteelissä, peittävät kalvot. Suodatusrakojen koko rajoittaa suurten molekyylien (esim. albumiinin) ja solujen (esim. punasolujen ja verihiutaleiden) kulkua. Lisäksi jalkalisäkkeissä on negatiivisesti varautunut kuori (glykokalyksi), joka rajoittaa negatiivisesti varautuneiden molekyylien, kuten albumiinin, suodattumista. Tätä toimintaa kutsutaan sähköstaattiseksi repulsioksi.
Bowmanin kapselin parietaalikerrosta vuoraa yksi kerros levyepiteeliä. Viskeraalisen ja parietaalisen kerroksen välissä on Bowmanin tila, johon suodos kulkeutuu podosyyttien suodatusrakojen läpi kuljettuaan. Täällä sileät lihassolut ja makrofagit sijaitsevat kapillaarien välissä ja tukevat niitä. Toisin kuin viskeraalikerros, parietaalikerros ei toimi suodatuksessa. Suodatuseste muodostuu pikemminkin kolmesta osasta: suodatusrakojen kalvoista, paksusta glomerulaarisesta tyvikalvosta ja podosyyttien erittämästä glykokalyksistä. Glomerulussuodoksesta 99 % imeytyy lopulta takaisin.
Bowmanin kapselissa tapahtuva veren suodatusprosessi on ultrasuodatusta (tai glomerulussuodatusta), ja normaali suodatusnopeus on 125 ml/min, mikä vastaa kymmenkertaista veritilavuutta päivittäin. Glomerulussuodatusnopeuden (GFR) mittaaminen on munuaisten toiminnan diagnostinen testi. Alentunut GFR voi olla merkki munuaisten vajaatoiminnasta. GFR:ään voivat vaikuttaa muun muassa seuraavat olosuhteet: valtimopaine, afferenttien valtimoiden supistuminen, efferenttien valtimoiden supistuminen, plasman proteiinikonsentraatio ja kolloidiosmoottinen paine.
Kaikki proteiinit, jotka ovat kooltaan noin 30 kilodaltonia tai alle 30 kilodaltonia, voivat kulkea vapaasti kalvon läpi. Tosin negatiivisesti varautuneille molekyyleille on jonkin verran ylimääräistä estettä, joka johtuu tyvikalvon ja podosyyttien negatiivisesta varauksesta. Pienet molekyylit, kuten vesi, glukoosi, suola (NaCl), aminohapot ja urea kulkevat vapaasti Bowmanin tilaan, mutta solut, verihiutaleet ja suuret proteiinit eivät. Tämän seurauksena Bowmanin kapselista lähtevä suodos on koostumukseltaan hyvin samankaltainen kuin veriplasma, kun se kulkeutuu proksimaaliseen kierteiseen tubulukseen. Yhdessä glomerulusta ja Bowmanin kapselista käytetään nimitystä munuaiskeräke.
Proksimaalinen kierteinen tubulus (PCT)
Proksimaalinen tubulus voidaan anatomisesti jakaa kahteen segmenttiin: proksimaaliseen kierteiseen tubulukseen ja proksimaaliseen suoraan tubulukseen. Proksimaalinen kierteinen tubulus voidaan jakaa edelleen S1- ja S2-segmentteihin sen solujen histologisen ulkonäön perusteella. Tämän nimeämiskäytännön mukaisesti proksimaalista suoraa tubulusta kutsutaan yleisesti S3-segmentiksi. Proksimaalisen kierteisen tubuluksen luumenissa on yksi kerros kuutiosoluja. Tämä on ainoa paikka nefronissa, jossa on kuutiosoluja. Näitä soluja peittävät miljoonat mikrovillit. Mikrovillien tehtävänä on lisätä pinta-alaa reabsorptiota varten.
Proksimaaliseen kierteiseen tubulukseen tulevan suodoksen neste imeytyy takaisin peritubulaarisiin kapillaareihin, mukaan lukien noin kaksi kolmasosaa suodatetusta suolasta ja vedestä sekä kaikki suodatetut orgaaniset liuokset (pääasiassa glukoosi ja aminohapot). Tämä tapahtuu epiteelisolujen basolateraalisella kalvolla olevan Na+/K+-ATPaasin avulla tapahtuvan natriumin kuljetuksen avulla luumenista vereen. Suuri osa veden ja liuottimien massaliikenteestä tapahtuu solujen välissä tiukkojen liitosten kautta, jotka eivät tässä tapauksessa ole selektiivisiä.
Liuottimet imeytyvät isotonisesti siten, että proksimaalisesta tubuluksesta lähtevän nesteen osmoottinen potentiaali on sama kuin alkuperäisen glomerulusfiltraatin. Glukoosi, aminohapot, epäorgaaninen fosfaatti ja jotkin muut liuottimet imeytyvät kuitenkin uudelleen sekundaarisen aktiivisen kuljetuksen kautta natriumgradientin ohjaamien yhteiskuljetuskanavien kautta nefronista ulos.
Nefronin silmukka eli Henlen silmukka
Henlen silmukka (tunnetaan joskus myös nimellä nefronin silmukka) on U:n muotoinen putki, joka koostuu laskevasta ja nousevasta haarasta. Se alkaa aivokuoresta, vastaanottaa suodoksen proksimaalisesta kierteisestä tubuluksesta, ulottuu medullaan ja palaa sitten takaisin aivokuorelle tyhjenemään distaaliseen kierteiseen tubulukseen. Sen ensisijainen tehtävä on konsentroida suola interstitiumissa, silmukkaa ympäröivässä kudoksessa.
Laskeva raaja Sen laskeva raaja on läpäisevä vedelle, mutta täysin läpäisemätön suolalle, ja näin ollen se osallistuu vain välillisesti interstitiumin konsentrointiin. Kun suodos laskeutuu syvemmälle munuaisytimen hypertoniseen interstitiumiin, vesi virtaa osmoosin avulla vapaasti ulos laskevasta raajasta, kunnes suodoksen ja interstitiumin toniciteetti tasapainottuu. Pidemmät laskevat raajat antavat vedelle enemmän aikaa virrata ulos suodoksesta, joten pidemmät raajat tekevät suodoksesta hypertonisempaa kuin lyhyemmät raajat. Nouseva raaja Toisin kuin laskeva raaja, Henlen silmukan nouseva raaja on läpäisemätön vedelle, mikä on kriittinen piirre silmukan käyttämässä vastavirranvaihtomekanismissa. Nouseva raaja pumppaa aktiivisesti natriumia ulos suodoksesta, mikä synnyttää hypertonisen interstitiumin, joka ohjaa vastavirtausvaihtoa. Nousevan raajan läpi kulkiessaan suodos muuttuu hypotoniseksi, koska se on menettänyt suuren osan natriumpitoisuudestaan. Tämä hypotoninen filtraatti kulkeutuu munuaiskuoren distaaliseen kierteiseen tubulukseen.
Distaalinen kierteinen tubulus (DCT)
Distaalinen kierteinen tubulus muistuttaa rakenteeltaan ja toiminnaltaan proksimaalista kierteistä tubulusta. Tubulusta reunustavissa soluissa on lukuisia mitokondrioita, jotka mahdollistavat aktiivisen kuljetuksen ATP:n tuottaman energian avulla. Endokriininen järjestelmä säätelee suurta osaa distaalisessa kierteisessä tubuluksessa tapahtuvasta ionikuljetuksesta. Lisäkilpirauhashormonin läsnä ollessa distaalinen kierteinen tubulus reabsorboi enemmän kalsiumia ja erittää enemmän fosfaattia. Kun läsnä on aldosteronia, takaisinimeytyy enemmän natriumia ja erittyy enemmän kaliumia. Eteisnatriureettinen peptidi saa distaalisen kierteisen tubuluksen erittämään enemmän natriumia. Lisäksi tubulus erittää vetyä ja ammoniumia pH:n säätelemiseksi.Distaalisen kierteisen tubuluksen pituisen matkan jälkeen jäljellä on vain 3 % vettä, ja jäljelle jäävä suolapitoisuus on häviävän pieni. Glomerulussuodoksen vedestä 97,9 % kulkeutuu osmoosin kautta kierteisiin tubuluksiin ja keräysputkiin.
Keräysputket
Jokainen distaalinen kierteinen tubulus luovuttaa suodoksensa keräysputkien järjestelmään, jonka ensimmäinen segmentti on yhdystubulus. Keräyskanavajärjestelmä alkaa munuaiskuoresta ja ulottuu syvälle ydinlaskimoon. Virtsan kulkiessa keräyskanavajärjestelmää pitkin se kulkee medullaarisen interstitiumin ohi, jossa on korkea natriumpitoisuus Henlen silmukan vastavirtakerroinjärjestelmän ansiosta. Vaikka keräyskanava on normaalisti vettä läpäisemätön, se muuttuu läpäiseväksi antidiureettisen hormonin (ADH) vaikutuksesta. Jopa kolme neljäsosaa virtsan vedestä voi imeytyä takaisin, kun se poistuu keräyskanavasta osmoosin avulla. Näin ollen ADH:n määrä määrää, onko virtsa väkevää vai laimeaa. Kuivuminen johtaa ADH:n lisääntymiseen, kun taas veden riittävyys johtaa alhaiseen ADH:n määrään, jolloin virtsa on laimeaa. Keräyskanavan alemmat osat ovat myös läpäiseviä urealle, jolloin osa siitä pääsee munuaisytimeen, jolloin sen korkea ionipitoisuus säilyy (mikä on erittäin tärkeää nefronille).
Virtsa poistuu medullaarisista keräyskanavista munuaispapillan kautta, tyhjenee munuaislaskimoihin, munuaisaltaaseen ja lopulta virtsanjohtimen kautta virtsarakkoon.Koska se on eri alkion alkuperää kuin muu nefroni (keräysputki on peräisin endodermistä, kun taas nefroni on peräisin mesodermistä), keräysputkea ei yleensä pidetä varsinaisen nefronin osana.
Munuaishormonit
1. D-vitamiini – Tulee metabolisesti aktiiviseksi munuaisissa. Munuaistautia sairastavilla potilailla on oireita häiriintyneestä kalsium- ja fosfaattitasapainosta.
2. Erytropoietiini- Vapautuu munuaisista vasteena kudosten alentuneelle happipitoisuudelle (hypoksia).
3. Natriureettinen hormoni- Vapautuu sydämen oikeassa eteisessä sijaitsevista sydänsolurakeista vasteena lisääntyneelle eteisen venytykselle. Se estää ADH:n eritystä, joka voi edistää natriumin ja veden menetystä.