L’aparell urinari
La sang que circula s’encarrega de transportar els residus produïts pel metabolisme cel·lular. Però cal que passi a través d’un filtre capaç d’alliberar-la dels residus i de mantenir dins de límits precisos la relació entre l’aigua i els nombrosos soluts que conté. Aquesta funció de filtre la fan els ronyons, que són part d’un circuit hidràulic de descàrrega de les deixalles líquides de l’organisme: l’aparell urinari. Recordem aquí que un altre filtre important de la sang, procedent de l’intestí carregat de substàncies produïdes per la digestió, és constituït pel fetge (vegeu "La nutrició").
Estructura de l’aparell urinari
Esquema de la funció filtrant d’un nefró, que es basa en la reabsorció de compostos reutilitzables i l’excreció d’urea.
ECSA
L’aparell urinari és format pels dos ronyons, on es forma l’orina; la bufeta de l’orina, que en constitueix el dipòsit; i una sèrie de conductes, que serveixen per al transport i l’evacuació de l’orina i en permeten l’eliminació.
Els ronyons són dos òrgans simètrics, situats a dreta i esquerra en la cavitat abdominal, als costats de la columna vertebral, i irrigats per les artèries renals. Cada ronyó, que pesa uns 180 g i té la forma d’una mongeta grossa, és constituït per un milió aproximadament d’unitats microscòpiques, anomenades nefrons, que s’encarreguen de filtrar la sang i de formar l’orina. Cada nefró posseeix una estructura, anomenada glomèrul, que constitueix el filtre pròpiament dit, i els túbuls, on s’elabora l’orina per reabsorció selectiva de la major part del líquid filtrat.
El glomèrul és format per un conjunt de vasos capil·lars embolcallats estretament per una membrana molt prima. A través de la paret dels capil·lars i els porus, abundants en aquesta membrana, filtra bona part de la sang que hi passa. Aquesta membrana, a més d’embolcallar els capil·lars, forma al mateix temps un sac que recull el líquid filtrat i que el fa confluir al túbul renal.
El túbul renal dibuixa un trajecte en forma de U, amb una part proximal i una de distal, que li permet tornar a entrar en contacte amb el glomèrul. Després desemboca en els conductes col·lectors que es reuneixen en els calzes renals que porten l’orina a l’exterior a través d’un petit dipòsit anomenat pelvis renal.
La sang que surt filtrada dels capil·lars glomerulars passa per l’interior d’altres arterioles que circumden els túbuls del nefró. La sang que ha sortit del glomèrul entra, doncs, en contacte amb les parets del túbul; això és important, perquè les parets del túbul formen l’orina intercanviant sense parar aigua i altres substàncies entre la sang i el líquid que contenen. Per acabar, la sang que ha irrigat l’òrgan surt a través de les venes renals.
Les vies urinàries són constituïdes per dos urèters, la bufeta de l’orina i la uretra. Els urèters són dos tubets prims d’uns 30 cm de llarg que surten de les pelvis renals i, després de traçar un recorregut en forma de S, desemboquen a la bufeta de l’orina. L’orina és transportada al seu interior mitjançant les contraccions de les seves parets.
La bufeta de l’orina és un dipòsit amb parets musculars i elàstiques, capaç d’eixamplar-se a mesura que es va omplint d’orina. Quan assoleix la seva capacitat màxima, algunes fibres nervioses contingudes en les seves parets "avisen" el sistema nerviós central, del qual surten immediatament nombrosos impulsos que determinen la contracció de la seva musculatura i el buidament de la bufeta amb el pas de l’orina a la uretra.
La uretra és un conducte que s’origina a la bufeta de l’orina i comunica amb l’exterior. En la dona té uns 3,5 cm de llarg, mentre que en l’home mesura uns 15-20 cm de llarg perquè, abans de desembocar a l’exterior, ha de recórrer tot el penis, on constitueix el canal genitourinari, ja que és el conducte que permet també el pas de l’esperma (vegeu "Sexualitat i reproducció").
Les funcions dels ronyons
Esquema de l’aparell urinari i situació en l’organisme humà. És constituït pels ronyons i les vies urinàries (urèters, bufeta de l’orina i uretra, en aquest cas femenina).
ECSA
Els ronyons fan funcions fonamentals per a la conservació de la salut del nostre organisme. En primer lloc, amb la formació de l’orina, expulsen la majoria dels productes de rebuig del metabolisme cel·lular fent una depuració indispensable per a la vida. Quan per alteració del funcionament dels ronyons els productes de rebuig romanen en la sang, sorgeixen fenòmens greus d’autointoxicació. Els ronyons no són els únics òrgans excretors, ja que els pulmons, l’intestí i la pell fan una funció anàloga, però certament els ronyons són els més importants. En segon lloc, també a través del procés de formació de l’orina, els ronyons participen en la regulació del volum i de la composició dels líquids de l’organisme. A més, intervenen en la regulació de la pressió arterial, en la formació dels glòbuls vermells i en la transformació de la vitamina D, indispensable per a l’absorció intestinal del calci. Vegem ara com es forma l’orina. És un procés que s’executa en dues etapes diferents.
La primera fase té lloc en els glomèruls, i consisteix en la filtració de la sang amb el pas d’una gran quantitat de líquid a través de les membranes glomerulars. Aquest líquid, anomenat ultrafiltrat, té una composició semblant a la de la sang, llevat dels seus elements més voluminosos, com els glòbuls blancs i vermells i les proteïnes, que no aconsegueixen passar a través de la membrana glomerular. El pas del líquid i dels soluts a través de la membrana té lloc gràcies a la permeabilitat d’aquesta i a la diferència de pressió entre els ambients situats als dos costats de la membrana (vegeu "Com s’entra a la cèl·lula i com se’n surt").
La segona fase té lloc en els túbuls renals i consisteix tant en una reabsorció de bona part de l’ultrafiltrat per l’epiteli dels túbuls com en una activitat de secreció de substàncies per part del mateix epiteli. Aquests processos modifiquen la composició i el volum de l’ultrafiltrat durant el pas per l’interior dels túbuls fins a la formació de l’orina pròpiament dita. En l’orina algunes substàncies es troben en concentracions molt més elevades que en l’ultrafiltrat, mentre que d’altres hi manquen perquè han estat completament reabsorbides. Aquest fet és una prova de l’activitat de secreció per part dels túbuls.
Vegem ara com el ronyó manté el volum i la composició de l’aigua a l’interior de l’organisme. L’aigua constitueix bastant més de la meitat del pes corporal d’una persona adulta, encara que els obesos presenten una proporció menor ja que el teixit adipós conté poca aigua. Una tercera part del total de l’aigua de l’organisme és representada per aigua extracel·lular, i dos terços per aigua intracel·lular. L’equilibri del medi intern implica que les entrades i les sortides de l’aigua i dels ions que conté mantinguin l’equilibri, especialment el sodi i el potassi, els més importants per a l’organisme. Solem ingerir diàriament de mitjana uns 3,5 l d’aigua i 10 g de clorur de sodi. Les reaccions d’oxidació que es produeixen durant l’assimilació dels aliments proporcionen 300 mil·lilitres d’aigua més. Amb l’orina eliminem una mitjana d’1,5 l d’aigua al dia, i la pèrdua d’aigua per altres vies (transpiració o evaporació) és de 0,8-1,4 l.
El líquid filtrat pels glomèruls correspon aproximadament a 200 litres cada dia, i com que l’orina assoleix menys de l’1% d’aquesta xifra i té una composició diferent del líquid filtrat, és evident que una part molt gran del líquid filtrat es recupera durant el pas a través dels túbuls renals tant per la reabsorció d’aigua i de les substàncies que conté dissoltes com per l’intercanvi i la secreció de substàncies soltes, per exemple el potassi. La reabsorció de líquids i substàncies diverses, com glucosa, aminoàcids, àcid úric, urea, sodi, clor o calci, varia d’acord amb estimulacions que depenen de la concentració d’aquests electròlits en els compartiments de l’organisme i té la finalitat de mantenir-hi normals l’equilibri hidrosalí i acidobàsic. El medi intern del nostre organisme és lleugerament bàsic i tolera oscil·lacions molt reduïdes del pH (vegeu "El pH de la sang").
La quantitat d’aigua reabsorbida, i per tant la quantitat d’orina produïda i la seva major o menor concentració, depèn essencialment de l’acció d’una hormona específica sintetitzada per l’hipotàlem i emmagatzemada a la glàndula hipòfisi. Es tracta de l’hormona antidiürètica, que fa permeables a l’aigua les parets dels túbuls i, així, n’augmenta l’absorció. Quan manca aquesta hormona es manifesta una malaltia anomenada diabetis insípida, en què el malalt excreta orina en grans quantitats.
El "centre de la set", situat a l’hipotàlem, contribueix a la regulació en influir en la sensació de set en relació amb la concentració de sodi en l’aigua circulant. D’aquesta manera hi ha un ajustament continu de l’equilibri hídric de l’organisme.
Vegem ara breument les altres funcions desenvolupades pels ronyons, com són l’actuació sobre la pressió arterial i l’eritropoesi. Pel que fa a la regulació de la pressió arterial es produeix sobretot a través d’un enzim, la renina, produït per un grup de cèl·lules situades entre l’artèria del glomèrul i el túbul renal. La secreció de renina és en relació amb la pressió de la sang i la concentració de la sal continguda en el túbul. La seva presència en la sang causa la formació d’angiotensina, que provoca una elevació de la pressió. A més de la renina, el ronyó també produeix substàncies capaces de provocar una disminució de la pressió.
Quant a l’estimulació de la formació dels glòbuls vermells per part del ronyó, és obra de l’eritropoetina, una substància que fa augmentar la producció d’eritròcits i n’accelera la maduració. És sintetitzada pel teixit renal sempre que disminueix l’oxigen que li arriba (i que precisament és "transportat" pels glòbuls vermells).
Quan els ronyons no funcionen
Els dos ronyons filtren gairebé un litre i mig de sang per minut. Aproximadament el 20% és filtrat pels glomèruls i després passa als túbuls, mentre que la resta envaeix els túbuls amb els quals intercanvia nombroses substàncies. Així, doncs, s’entén que els ronyons es puguin ressentir fàcilment del mal funcionament o de les malalties del sistema circulatori, com també que puguin ser sensibles a les alteracions provocades en la sang per malalties generals, substàncies estranyes o un mal funcionament d’altres òrgans.
Igualment, els agents que provoquen malalties infeccioses poden perjudicar els ronyons amb relativa facilitat. Les inflamacions agudes o cròniques del ronyó s’anomenen genèricament nefritis.
Les malalties dels ronyons tenen conseqüències molt diferents segons que siguin més o menys agudes. La reducció global de la funció renal determina una alteració de la composició de la sang i sobretot una alteració de l’homeòstasi, és a dir, promou un desequilibri del medi intern.
Una insuficiència renal progressiva comporta una acumulació en la sang de substàncies tòxiques produïdes pel metabolisme de les proteïnes, com la urea i l’amoníac. La urèmia, considerada de fet com l’increment del nivell d’urea a la sang, és una de les manifestacions més usuals de la insuficiència renal, i era considerada una dolència molt greu abans de la introducció de l’hemodiàlisi. A més a més, es produeix una elevació de la pressió i de l’acidesa de la sang. Una de les formes més característiques d’hipertensió arterial és deguda a les malalties renals. És típic l’increment de la pressió diastòlica o mínima, i per això els malalts renals crònics gairebé sempre són hipertensos.
El cessament de l’acció d’estímul per a la formació de glòbuls vermells ocasiona anèmia. Aquesta i altres modificacions de la sang i del medi intern tenen òbviament repercussions greus en el funcionament de tots els òrgans i els teixits. Però encara és més greu l’aparició d’una insuficiència renal aguda, que també es pot produir en cas d’enverinaments amb substàncies estranyes a l’organisme o de disminucions acusades del flux sanguini. En aquest cas s’atura immediatament el funcionament del ronyó (blocatge renal), amb alteracions generals greus i perill de mort. En els casos més greus la insuficiència renal obliga a recórrer a l’hemodiàlisi (vegeu "L’hemodiàlisi") o al trasplantament de ronyó.
Una característica freqüent de l’afecció renal és la nefrolitiasi, és a dir la formació de càlculs al ronyó. Es tracta de formacions sòlides, anomenades popularment "pedres", que es formen per l’agregació de substàncies normalment dissoltes en l’orina. Poden ser formats per una o més substàncies, generalment compostos de calci o d’àcid úric. La seva formació es deu a diverses causes, sovint concomitants, com infeccions, estasi urinària (aturada o alentiment considerable en la formació d’orina), variació del pH urinari, concentració excessiva de la substància en l’orina i predisposició genètica, a més d’una alimentació incorrecta amb aportació excessiva de les substàncies en qüestió.
Quan els càlculs s’instal·len a les pelvis o als urèters causen dolors intensíssims. Són els anomenats còlics nefrítics. Els càlculs també poden obstruir les vies urinàries, blocar el flux d’orina i provocar una hidronefrosi (distensió renal per acumulació d’orina). L’eliminació dels càlculs normalment es produeix de manera natural a través del flux urinari. Però si es tracta de càlculs de grans dimensions pot ser necessari procedir a una extracció quirúrgica. Recentment s’han introduït tècniques alternatives a la intervenció operatòria, com la litotrípsia per ones de xoc (ultrasons), que comporten menys molèsties per al pacient i que sovint no requereixen hospitalització o en limiten molt la durada.
En els darrers vint anys el panorama de les insuficiències renals s’ha modificat extraordinàriament. Una insuficiència renal crònica, progressiva, portava a la mort en pocs anys, amb una fase de coma urèmic terminal. La introducció de l’hemodiàlisi ha permès millorar-ne el pronòstic, tot i que no es modifica l’estat de base del pacient afectat, en què el ronyó no funciona prou bé i la sang s’ha de purificar per un mecanisme mecànic.
La generalització de les tècniques de trasplantament renal ha fet possible l’aportació d’un ronyó sa als pacients renals greus. La qüestió de compatibilitat és molt important, però actualment es pot lluitar amb eficàcia contra el rebuig amb l’estudi de la compatibilitat hística i amb l’ús de medicaments adequats.
L’hemodiàlisi
En l’hemodiàlisi extracorporal, la sang del malalt s’introdueix en un ronyó artificial, on s’efectua la depuració de la sang per mitjà d’un líquid de diàlisi (o solució depuradora), que es fa circular a través d’una membrana artificial (o unitat de membrana). Els afectats d’insuficiència renal greu s’han de sotmetre periòdicament a hemodiàlisi.
ECSA
Per tal que l’organisme mantingui un funcionament renal correcte, s’han de complir tres condicions bàsiques: una quantitat suficient de teixit renal sa; una irrigació sanguínia renal eficient, amb la consegüent aportació adequada d’oxigen, nutrients i substàncies transportades per la sang; i les vies de sortida urinària (urèters, bufeta de l’orina i uretra) lliures i amb força d’expulsió normal. Qualsevol afecció que comprometi una o més d’aquestes condicions determina la reducció més o menys greu de les funcions renals, és a dir, la insuficiència renal.
Quan és possible, la insuficiència renal se soluciona eliminant les causes que l’han provocada. Per exemple, si depèn d’un excés de residus nitrogenats produïts pel metabolisme cel·lular, es regula el règim alimentari reduint les proteïnes, responsables de generar aquests residus. En els casos més greus, cal recórrer a mesures terapèutiques més eficaces, i principalment al tractament amb hemodiàlisi (més comunament, diàlisi), que es basa en el principi físic de l’osmosi, segons el qual es verifica el pas d’un líquid a través d’una membrana que separa dues solucions amb concentracions diferents.
Per realitzar l’hemodiàlisi, la sang del pacient afectat d’insuficiència renal es posa en contacte, a través d’una membrana semipermeable, amb un líquid constituït per una solució aquosa de sals minerals en concentració igual o lleugerament inferior a la del plasma d’un individu sa. Entre la sang del pacient i el líquid de diàlisi es crea, doncs, una diferència de concentració que representa l’"energia" a través de la qual es produeix la diàlisi. D’aquesta manera, els residus tòxics continguts en la sang passen al líquid de diàlisi. A més, els electròlits passaran d’una banda a l’altra de la membrana, i viceversa, fins que s’assoleixi l’equilibri de concentració. Però per a assolir els objectius proposats no n’hi ha prou a posar en contacte estàtic el líquid de diàlisi amb la sang, sinó que cal que els dos líquids flueixin contínuament a una velocitat determinada als dos costats de la membrana semipermeable, de tal manera que la sang sempre estigui en contacte amb líquid de diàlisi nou.
Hi ha dos mètodes per a practicar l’hemodiàlisi. El més comú es realitza a l’exterior de l’organisme (hemodiàlisi extracorporal), que se serveix de diferents tipus de ronyons artificials, encara que solen constar sempre de dos compartiments. Per la primera secció passa la sang extreta al pacient, que circula a través d’un dispositiu de depuració, i és restituïda després al pacient; per la segona secció flueix un líquid de diàlisi compost d’aigua i una solució concentrada d’electròlits. Els dos compartiments queden separats per una membrana semipermeable a través de la qual es produeixen els intercanvis entre la sang d’una banda i el líquid de diàlisi de l’altra. El tractament de diàlisi amb aquest mètode requereix diverses sessions setmanals en centres especialitzats.
El segon mètode es practica dins l’organisme i explota la capacitat que té el peritoneu (la membrana que revesteix la cavitat abdominal i embolcalla els òrgans interns) de comportar-se com una membrana semipermeable. S’introdueix en l’abdomen del pacient un líquid de diàlisi, successivament aspirat, que propicia l’intercanvi de substàncies amb la sang a través del peritoneu. Per això es parla llavors d’hemodiàlisi peritoneal o corporal.