Физиология и функции мочевого пузыря (строение и функция, патология, клиническое значение)

Введение

Функции мочевого пузыря чрезвычайно разнообразные. Мочевой пузырь действует как место хранения мочи - этого ненужного продукта до тех пор, пока центры более высокого порядка в центральной нервной системе не начнут процесс мочеиспускания, который позволяет изгнать мочу в мочеиспускательный канал, расположенный на нижнем участке мочевого пузыря.

Физиология: Мочевой пузырь

Это сложное физиологическое взаимодействие, в свою очередь, является местом действия нескольких фармацевтических препаратов, которые лечат общие патологии мочевого пузыря.

Клеточное строение мочевого пузыря

Тело мочевого пузыря состоит из гладкой мышцы, которая известна как мышца детрузора. Детрузор отличается от уретральной мышцы своим трехслойным расположением: внутренний и внешний слой продольной мышцы и средний слой круговой мышцы. Детрузор отвечает за сокращение стенки мочевого пузыря и последующее изгнание мочи и разработал уникальное физиологическое устройство для достижения этой цели. Мышечные волокна, которые составляют детрузор, располагаются в произвольных направлениях (например, в отличие от более организованных волокон, наблюдаемых в желудочно-кишечном тракте и мочеточниках), при этом отдельные клетки в мышечных волокнах неразрывно связаны друг с другом, и эти связи, в свою очередь, связаны друг с другом. поддерживается наличием многочисленных щелевых соединений между каждой ячейкой. Смешивание гладкомышечных клеток в сочетании с щелевыми соединениями позволяет сформировать «функциональный синцитий», который может согласованно сокращаться, несмотря на большие площади поверхности, связанные с полным мочевым пузырем. Такое выравнивание также помогает быстро распространять сигналы от нервной системы к каждой клетке мочевого пузыря, несмотря на то, что многие из этих клеток не имеют прямой вегетативной стимуляции.

Основание мочевого пузыря состоит из тригона, треугольной области, которая охватывает точку, в которой мочеточники открываются в мочевой пузырь (также известный как «пузырно-мочеточниковое соединение») и начало мочеиспускательного канала. Мочеточники оканчиваются у отверстий мочеточника в просвете мочевого пузыря. Самая дистальная часть мочеточника пересекает мышцу детрузора, и когда мочевой пузырь сжимается, отверстия сжимаются и сжимают отверстие, предотвращая пузырно-мочеточниковый рефлюкс. Основа мочевого пузыря - это другая единица, которая функционально контролирует отток мочи; это включает в себя тригон, переднюю стенку мочевого пузыря и пузырно-уретральное соединение, которое имеет как симпатическую, так и парасимпатическую иннервацию и может либо расслабиться, чтобы обеспечить мочеиспускание, либо оставаться натянутым, чтобы предотвратить его.Интересно, что мужской мочевой пузырь также имеет повышенную концентрацию адренергических рецепторов, присутствующих в шейке мочевого пузыря (точка, в которой мочевой пузырь соединяется с уретрой). Эти рецепторы помогают сужать шейку мочевого пузыря во время процесса эякуляции, чтобы предотвратить ретроградную эякуляцию.

Развитие мочевого пузыря

Перегородка мочеполовой системы разделяет эндодермальную клоаку в конце задней кишки на урогенитальный синус и прямую кишку. Мочеполовой синус непрерывен выше с аллантоисом, который дренирует эмбриональный мочевой пузырь к пуповине. Аллантоис регрессирует и становится мочевым протоком позже в процессе развития.Мочеполовой синус делится на передний пузырно-уретральный канал, который развивается в мочевой пузырь и задний пузырно-уретральный канал, что приводит к образованию мочеиспускательного канала. Мезонефрические протоки и прикрепленные к ним мочеточники всасываются в заднюю стенку мочевого пузыря, которая становится тригоном, расположенным между отверстиями мочеточника и внутренним отверстием уретры.

Функция мочевого пузыря

Как указывалось выше, функция мочевого пузыря состоит в том, чтобы хранить мочу, а затем способствовать ее изгнанию в удобное для организма время. Долгое время считалось, что при доставке в мочевой пузырь моча будет выделяться практически без изменений по составу. Тем не менее, новое исследование ставит под сомнение эту традиционную точку зрения, и теперь есть доказательства того, что эпителий мочевого пузыря может модулировать количество воды и растворенных веществ, которые в конечном итоге присутствуют при мочеиспускании.

Емкость мочевого пузыря меняется в течение всей жизни. У детей приблизительный объем мочевого пузыря можно рассчитать по формуле: (возраст + 2 года) х 30 мл. В зрелом возрасте средний объем, который может удобно удерживать функциональный мочевой пузырь, составляет от 300 до 400 мл. По мере увеличения объема мочи, удерживаемой мочевым пузырем, увеличивается и давление в нем. Давление на стенку от 5 до 15 мм рт. Ст. Создает ощущение наполненности мочевого пузыря, в то время как 30 мм рт. и более болезненны. TОщущение увеличения полноты мочевого пузыря передается в спинной мозг через половые и поджелудочные нервы как на А-дельта, так и на С нервные волокна. «Волокна A-дельта реагируют на пассивное растяжение и активное сокращение и, таким образом, передают информацию о наполнении мочевого пузыря. С-волокна нечувствительны к наполнению мочевого пузыря в физиологических условиях и реагируют главным образом на вредные раздражители, такие как химическое раздражение или охлаждение».

Механизм функций мочевого пузыря

Определяющим фактором, определяющим, остается ли мочевой пузырь расслабленным для хранения мочи или сокращается ее выпуск, является вегетативная нервная система. Парасимпатическая стимуляция стимулирует мочеиспускание, в то время как симпатическая стимуляция предотвращает его. Пре-ганглионарные парасимпатические нервные волокна выходят из спинного мозга преимущественно между S2 и S4. Постганглионарные парасимпатические нейроны выделяют ацетилхолин на гладкую мышцу мочевого пузыря, которая использует в основном мускариновые каналы М3 для индукции сокращения детрузора («М3 помогает мочиться»). Каналы M3, обычно связанные с сокращением гладких мышц, представляют собой Gq-белок-связанные рецепторы (GPCR) и, таким образом, действуют посредством увеличения внутриклеточного кальция, который взаимодействует с кальмодулином и в конечном итоге активирует киназу легкой цепи миозина. Парасимпатическая стимуляция также помогает снизить тонус уретры и, таким образом, обеспечивает отток мочи за счет выделения оксида азота, что способствует снижению адренергических и соматических воздействий.

И наоборот, воздержание поддерживается стимуляцией, обеспечиваемой симпатической иннервацией, которая первоначально возникла из грудного отдела поясничного отдела позвоночника. Сочувствующие сигналы, по существу, делают то же самое, что сигналы парасимпатического ответа: они расслабляют гладкие мышцы детрузора и сокращают шейку мочевого пузыря. Релаксация детрузора происходит главным образом через агонизм бета3-рецептора, который действует как Gs GPCR. Сокращение шейки мочевого пузыря, в свою очередь, контролируется стимуляцией альфа1-рецепторов, которая является Gq-опосредованным процессом. На обоих этих участках норэпинефрин - это гормон, используемый симпатической нервной системой для удержания мочи. Идентификация типов рецепторов, участвующих как в симпатической, так и в парасимпатической иннервации мочевого пузыря, привела к разработке фармакологических методов лечения нескольких распространенных патологий мочевого пузыря, направленных на эти рецепторы, с большим эффектом.

Соматическая иннервация также играет роль в реакции мочеиспускания. Эти нейроны возникают из ядра Онуфа, расположенного в передней части крестцового отдела спинного мозга, и объединяются, чтобы стать половым нервом, который использует ацетилхолин для сокращения внешнего уретрального сфинктера посредством стимуляции никотинового рецептора в этом месте.

Включение соматической нервной системы и, следовательно, степень сознательного контроля над задержкой и выделением мочи, указывает на роль, которую центры высшего порядка в центральной нервной системе играют в этом процессе. В течение почти столетия было известно, что дорсальный понтонный сегмент является центральным координирующим центром процесса мочеиспускания, и стимуляция этого центра вызывает сокращения мочевого пузыря и расслабляет сфинктер мочеиспускательного канала. Как только мочевой пузырь наполняется мочой до такой степени, что нарастает значительное давление на стенки, дорсальный поясничный сегмент посылает стимулирующие сигналы к парасимпатическим волокнам, иннервирующим мочевой пузырь, одновременно отправляя тормозные сигналы соматическим нервам, иннервирующим внешний уретральный сфинктер. Эти сигналы объединяются, чтобы вызвать сокращение мочевого пузыря, одновременно снимая напряжение на пути оттока мочи. В свою очередь, дорсальный понтонный сегмент посылает сигналы и получает сигналы от центров, находящихся под сознательным и бессознательным контролем по всей ЦНС, таких как префронтальная кора, таламус, мост, продолговатый мозг и другие. Это сложное взаимодействие, все еще область активных исследований, помогает объяснить вовлечение в процесс мочеиспускания как сознательных, так и бессознательных сигнальных систем.

Клиническое значение нарушения функции мочевого пузыря

Клиническое значение здорового мочевого пузыря трудно переоценить. Оценка, основанная на данных за 2008 год, позволила предположить, что> 45% людей в возрасте старше 20 лет страдали от симптомов нижних мочевых путей в какой-то момент своей жизни, при этом к 2018 году их число составило 2,8 миллиарда человек. Дисфункция / заболевание мочевого пузыря несметное множество, но наиболее распространенными являются гиперактивный мочевой пузырь, закупорка мочевого пузыря, интерстициальный цистит, инфекции мочевыводящих путей и рак мочевого пузыря. Из них гиперактивность мочевого пузыря и закупорка мочевого пузыря являются информативными примерами того, как нормальная физиология мочевого пузыря может быть дополнена фармацевтическими средствами для лечения болезненных состояний.

Гиперактивный мочевой пузырь , распространенное состояние, характеризуется повторяющимся ощущением необходимости мочеиспускания, возникающим как днем, так и ночью, что ухудшает качество жизни и иногда вызывает недержание мочи. Это состояние может быть связано с пароксизмальными сокращениями мышцы детрузора во время, которое в противном случае было бы временем хранения мочи, приводя к внезапному желанию мочиться, когда детрузор сжимается и толкает мочу к тугому выходу мочевого пузыря. Поскольку сокращение мышц детрузора, будь то нормальный рефлекс мочеиспускания или это патологическое состояние, координируется стимуляцией рецепторов М3, антимускариновые препараты, которые нацелены на этот рецептор (например, оксибутинин, толтеродин), возникли в качестве эффективных методов лечения этого состояния путем блокирования эти нежелательные сигналы. Точно так же, мирабегрон, фармацевтический агент, который действует как агонист бета3, оказался эффективным в лечении гиперактивного мочевого пузыря (напомним, что бета3 помогает расслабить гладкие мышцы детрузора и, таким образом, прямо противодействует стимулам М3).

Обструкция мочевого пузыря - это состояние, при котором моча не может течь из мочевого пузыря через уретру и наружу. Хотя существует множество потенциальных причин этого явления, одной из наиболее распространенных является причина доброкачественной гиперплазии предстательной железы. Простата - мужской репродуктивный орган, уступающий мочевому пузырю, и уретра проходит через центр простаты. Многие мужчины испытывают гиперплазию предстательной железы в позднем возрасте, так что орган расширяется и сжимает мочеиспускательный канал, что затрудняет или даже делает невозможным мочеиспускание. В то время как стенты и другие методы хирургического лечения возникли как окончательное лечение, существуют варианты фармакологического лечения, которые используют нормальную физиологию мочевого пузыря для увеличения способности мочиться. В частности, семейство "-озина" антагонистов альфа1 (например, празозина, тамсулозина, доксазозина и т. Д.) Функционирует путем ингибирования рецепторов альфа1 в шейке мочевого пузыря, которые обычно участвуют в поддержании герметичности шейки и хранении мочи за счет сокращения тригональных гладких мышц. Противодействие этому рецептору помогает расслабить шейку мочевого пузыря и способствует оттоку мочи. Фактически, метаанализ показал, что это семейство лекарств способно снизить общее бремя симптомов при непроходимости мочевого пузыря в среднем на 30-40% при одновременном увеличении пикового потока мочи на 16-25%.

Авторы: Nicholas J. Lanzotti; Srinivasa Rao Bolla

Литература по функциям мочевого пузыря

Andersson KE, Arner A. Urinary bladder contraction and relaxation: physiology and pathophysiology. Physiol. Rev. 2004 Jul;84(3):935-86.
Merrill L, Gonzalez EJ, Girard BM, Vizzard MA. Receptors, channels, and signalling in the urothelial sensory system in the bladder. Nat Rev Urol. 2016 Apr;13(4):193-204.
Gillespie JI, Markerink-van Ittersum M, de Vente J. Sensory collaterals, intramural ganglia and motor nerves in the guinea-pig bladder: evidence for intramural neural circuits. Cell Tissue Res. 2006 Jul;325(1):33-45.
Karicheti V, Christ GJ. Physiological roles for K+ channels and gap junctions in urogenital smooth muscle: implications for improved understanding of urogenital function, disease and therapy. Curr Drug Targets. 2001 Mar;2(1):1-20.
Fry CH, Meng E, Young JS. The physiological function of lower urinary tract smooth muscle. Auton Neurosci. 2010 Apr 19;154(1-2):3-13.
Revenig L, Leung A, Hsiao W. Ejaculatory physiology and pathophysiology: assessment and treatment in male infertility. Transl Androl Urol. 2014 Mar;3(1):41-9.
Rasouly HM, Lu W. Lower urinary tract development and disease. Wiley Interdiscip Rev Syst Biol Med. 2013 May-Jun;5(3):307-42.
Rubenwolf PC, Georgopoulos NT, Clements LA, Feather S, Holland P, Thomas DF, Southgate J. Expression and localisation of aquaporin water channels in human urothelium in situ and in vitro. Eur. Urol. 2009 Dec;56(6):1013-23.
Spector DA, Deng J, Stewart KJ. Dietary protein affects urea transport across rat urothelia. Am. J. Physiol. Renal Physiol. 2012 Oct;303(7):F944-53.
Lukacz ES, Sampselle C, Gray M, Macdiarmid S, Rosenberg M, Ellsworth P, Palmer MH. A healthy bladder: a consensus statement. Int. J. Clin. Pract. 2011 Oct;65(10):1026-36.
Umans BD, Liberles SD. Neural Sensing of Organ Volume. Trends Neurosci. 2018 Dec;41(12):911-924.
Fowler CJ, Griffiths D, de Groat WC. The neural control of micturition. Nat. Rev. Neurosci. 2008 Jun;9(6):453-66.
Klück P. The autonomic innervation of the human urinary bladder, bladder neck and urethra: a histochemical study. Anat. Rec. 1980 Nov;198(3):439-47.
Yono M, Foster HE, Shin D, Takahashi W, Pouresmail M, Latifpour J. Doxazosin-induced up-regulation of alpha 1A-adrenoceptor mRNA in the rat lower urinary tract. Can. J. Physiol. Pharmacol. 2004 Oct;82(10):872-8.
Anjum I. Calcium sensitization mechanisms in detrusor smooth muscles. J Basic Clin Physiol Pharmacol. 2018 Jun 27;29(3):227-235.
Webb RC. Smooth muscle contraction and relaxation. Adv Physiol Educ. 2003 Dec;27(1-4):201-6.
Blok BF, Holstege G. Ultrastructural evidence for a direct pathway from the pontine micturition center to the parasympathetic preganglionic motoneurons of the bladder of the cat. Neurosci. Lett. 1997 Feb 07;222(3):195-8.
Irwin DE, Kopp ZS, Agatep B, Milsom I, Abrams P. Worldwide prevalence estimates of lower urinary tract symptoms, overactive bladder, urinary incontinence and bladder outlet obstruction. BJU Int. 2011 Oct;108(7):1132-8.
Miller J, Hoffman E. The causes and consequences of overactive bladder. J Womens Health (Larchmt). 2006 Apr;15(3):251-60.
Vozmediano-Chicharro R, Madurga B, Blasco P. Efficacy of Transdermal Oxybutynin in the Treatment of Overactive Bladder Syndrome: Does It Make Sense Using It in 2017? Adv Urol. 2018;2018:6782736.
Maki T, Kajioka S, Itsumi M, Kareman E, Lee K, Shiota M, Eto M. Mirabegron induces relaxant effects via cAMP signaling-dependent and -independent pathways in detrusor smooth muscle. Low Urin Tract Symptoms. 2019 Apr;11(2):O209-O217.
Patel ND, Parsons JK. Epidemiology and etiology of benign prostatic hyperplasia and bladder outlet obstruction. Indian J Urol. 2014 Apr;30(2):170-6.
Chapple CR, Baert L, Thind P, Höfner K, Khoe GS, Spångberg A. Tamsulosin 0.4 mg once daily: tolerability in older and younger patients with lower urinary tract symptoms suggestive of benign prostatic obstruction (symptomatic BPH). The European Tamsulosin Study Group. Eur. Urol. 1997;32(4):462-70.
Djavan B, Marberger M. A meta-analysis on the efficacy and tolerability of alpha1-adrenoceptor antagonists in patients with lower urinary tract symptoms suggestive of benign prostatic obstruction. Eur. Urol. 1999;36(1):1-13.

^Наверх