Fisiologia del sistema urinario

L’urina è formata dai nefroni presenti all’interno dei reni. La produzione di urina è il modo in cui il corpo elimina l’acqua in eccesso, i prodotti di scarto e il sale. Dopo la sua formazione nei nefroni, l’urina scorre attraverso diverse strutture nel rene. Dal rene, l’urina scorre negli ureteri verso il basso nella vescica attraverso un movimento peristaltico. La contrazione della vescica attraverso la minzione (conosciuta anche come minzione), fa sì che l’estremità inferiore dell’uretere si contragga per impedire il reflusso dell’urina verso l’alto. La vescica trattiene l’urina fino alla minzione, che la svuota attraverso l’uretra. In una donna, questa si trova sopra l’apertura vaginale. Nel maschio, l’apertura dell’uretra si trova alla fine del pene. Lo sfintere uretrale interno si trova all’intersezione dell’uretra e della vescica. Lo sfintere uretrale esterno si trova alla base dell’uretra e il sistema nervoso cosciente dirige il suo controllo. La vescica e lo sfintere uretrale interno sono innervati dal sistema nervoso autonomo. Quando la vescica si contrae e svuota l’urina, i livelli sacrali (S2-S4) del midollo spinale sono al lavoro attraverso le fibre parasimpatiche del sistema nervoso autonomo. Quando la vescica ha bisogno di trattenere l’urina, lo sfintere uretrale è eccitato da parti del midollo spinale toracico e lombare (T11-L2) attraverso fibre simpatiche. Un individuo sente che la vescica è piena grazie ai recettori di stiramento nel tessuto vescicale e invia un impulso alla parte sacrale del midollo spinale. Dopo l’accumulo di circa 300 mL di urina, la vescica si contrae e il muscolo sfintere uretrale interno si rilassa, e un individuo sente il bisogno di svuotare (McCance & Huether, 2019).

Negli individui sani normali, ci sono diversi meccanismi che cercano di impedire ai batteri di invadere la vescica o di progredire attraverso le vie urinarie superiori. Questi meccanismi di solito lavorano insieme per prevenire l’infezione e includono:

• Il processo di urinare lava la maggior parte dei batteri dall’uretra
• Nelle femmine: Le cellule che secernono muco nell’uretra aiutano a intrappolare i batteri in modo che non possano spostarsi verso l’alto
• Nei maschi: la lunghezza dell’uretra e la prostata e le ghiandole associate creano secrezioni per proteggere i batteri dall’invasione
• Diversi fattori lavorano per creare un effetto battericida: alta osmolalità e basso PH dell’urea, presenza di uromodulina (una proteina sintetizzata nei reni), e le cellule epiteliali del tratto urinario
• Quando la vescica si contrae, la giunzione ureterovescicale (valvola funzionale a senso unico dove gli ureteri portano nella vescica) si chiude, impedendo così all’urina di salire verso l’alto nel tratto urinario superiore
• Nell’uretra distale, lo sfintere uretrale impedisce il movimento verso l’alto dei batteri

Se i batteri dovessero invadere con successo, il sistema immunitario recluta i recettori toll-like (TLR4) che riconoscono il patogeno e reclutano ulteriormente neutrofili e macrofagi per indurre la fagocitosi. La capacità del patogeno di produrre infezione è influenzata dalla virulenza del patogeno specifico e dalla risposta immunitaria specifica dell’individuo. Se il sistema immunitario non risponde abbastanza velocemente, il patogeno può essere in grado di moltiplicarsi eccessivamente e inondare il meccanismo di difesa dell’individuo, causando una UTI (McCance & Huether, 2019).

Figura 1. Il sistema urinario (Charity, 2016)

Tipi di infezione del tratto urinario:

Le infezioni del tratto urinario sono causate da batteri che invadono le cellule dell’epitelio urinario causando irritazione e infiammazione di queste cellule. L’infezione può iniziare nell’uretra e può progredire fino alla vescica, agli ureteri o ai reni. L’infezione dell’uretra o della vescica è nota come infezione del tratto urinario inferiore, mentre l’infezione degli ureteri, della pelvi renale o del tessuto renale costituisce un’infezione del tratto urinario superiore. Le donne tendono ad essere più soggette alle infezioni del tratto urinario a causa della loro anatomia. La loro uretra è più corta di quella di un uomo e quindi i batteri possono raggiungere la vescica più facilmente. Inoltre, l’apertura uretrale di una donna si trova più vicino all’ano, rendendo più facile la migrazione dei batteri dall’ano all’uretra.

Come detto prima, ci sono due fattori principali che contribuiscono allo sviluppo di una UTI:

1.) La capacità dell’agente patogeno specifico di produrre infezione

2.) La forza dei meccanismi di difesa di un individuo contro il patogeno specifico (McCance & Huether, 2019)

Fattori di rischio: Gli individui più a rischio di infezioni del tratto urinario includono le donne, gli individui immunocompromessi, i bambini prepuberi, i pazienti con cateteri urinari, le donne a cui vengono somministrati antibiotici che possono interrompere la flora vaginale, gli individui con una storia di diabete mellito, le donne in post-menopausa, le donne sessualmente attive e incinte (McCance & Huether, 2019).

Cistite acuta:

La sede più comune di una UTI, la cistite acuta, è l’infiammazione della vescica. L’urina è contaminata da batteri che si fanno strada fino alla vescica. Più comunemente una UTI si verifica attraverso il movimento inverso di batteri o agenti patogeni (più comunemente Escherichia coli) dall’intestino (dove di solito risiede) fino all’uretra poi alla vescica (McCance & Huether, 2019). La migrazione di questo particolare batterio dalla zona perianale all’apertura dell’uretra può essere dovuta alla scarsa pulizia dopo un movimento intestinale, al rapporto sessuale o al trattenere l’urina, poiché urinare aiuta a lavare i batteri dal corpo. L’Escherichia coli ha diversi meccanismi che lo rendono più virulento e resistente al sistema immunitario. Producono tossine chiamate citotossina fattore necrotizzante-1 ed emolisi e sono resistenti al complemento. Altri batteri che possono causare UTI lavorano insieme per creare un biofilm che aiuta la riproduzione efficiente e resiste ai meccanismi di difesa dell’ospite così come il trattamento antibiotico che può essere prescritto. Il batterio E.coli ha particolari caratteristiche strutturali come le fimbrie di tipo 1 che si attaccano alle cellule uroepiteliali e i loro flagelli aiutano a spingerli a monte. In alcune donne, la genetica le rende più inclini all’infezione da alcuni ceppi di E.coli. Altri agenti patogeni che possono contribuire all’infezione sono Staphylococcus saprophyticus, Pseudomonas, Proteus e Klebsiella. Anche funghi come la Candida, virus e parassiti come lo Schistosoma haematobium sono comuni fonti di infezione. La cistite, o infiammazione della vescica, può far sì che le cellule epiteliali della vescica appaiano rosse, simili a pus o essudate, come reso visibile da una cistoscopia, una procedura in cui l’inserimento di un tubo flessibile viene utilizzato per visualizzare le strutture della vescica (McCance & Huether, 2019)

L’infiammazione della vescica causa i comuni sintomi UTI di dolore lombare, urgenza, frequenza e minzione dolorosa, nota anche come disuria. L’infiammazione provoca anche i recettori di tensione sulla superficie della vescica per far sì che un individuo abbia la sensazione di avere la vescica piena anche quando urina solo una piccola quantità. Altri sintomi includono dolore al fianco, ematuria (sangue nelle urine) e urine torbide. Gli adulti più anziani con UTI possono dimostrare confusione e possono essere asintomatici per quanto riguarda i sintomi urinari (McCance & Huether, 2019).

Cistite interstiziale/sindrome della vescica dolorosa

La cistite interstiziale (IC) o anche conosciuta come sindrome della vescica dolorosa (PBS) crea un dolore cronico relativo al tratto urinario inferiore, più specificamente, la vescica. Gli individui che ne sono affetti sperimentano un sintomo di dolore o sensazione di pressione per più di 6 settimane, ma non è possibile identificare alcuna infezione. Mentre la causa della cistite interstiziale non è nota, una risposta autoimmune scatena l’infiammazione che aumenta la sensibilità dei neuroni nella mucosa della vescica, rendendola più vulnerabile alla colonizzazione dei batteri. L’infiammazione e l’indurimento della parete della vescica possono anche creare ulcere emorragiche e una diminuzione della capacità della vescica. Le cellule epiteliali della vescica secernono anche un fattore antiproliferativo (AFP) che blocca la crescita cellulare della parete interna della vescica e causa un aumento della sensazione della vescica (McCance & Huether, 2019)

Pielonefrite acuta

La pielonefrite è un’infezione di uno o entrambi i tratti urinari superiori. La pielonefrite acuta è solitamente associata ai microrganismi E. coli, Proteus e Pseudomonas. L’ostruzione urinaria e il reflusso di urina dalla vescica sono i fattori di rischio più comuni, insieme all’essere donna. Questi microrganismi rendono l’urina più alcalina scindendo l’urea in ammoniaca, e questo aumenta il rischio di formazione di calcoli. L’infezione può diffondersi lungo gli ureteri o attraverso il flusso sanguigno. Questo innesca il processo infiammatorio e può causare un inutile accumulo di liquidi, infiammazione o urina purulenta. Entrambi i reni sono di solito coinvolti, così come i tubuli renali, ma raramente ciò causa un’insufficienza renale. La guarigione avviene con deposizione di tessuto cicatriziale, fibrosi e atrofia dei tubuli colpiti dopo la fase acuta. Questi individui sperimentano gli stessi sintomi di quelli con cistite acuta oltre a febbre, brividi, dolore al fianco e tenerezza costovertebrale (McCance & Huether, 2019).

Pielonefrite cronica

La pielonefrite cronica è un’infezione ricorrente del rene che porta a cicatrici. Le varie cause sono idiopatiche, UTI croniche, calcoli renali o episodi ricorrenti di pielonefrite acuta. Le IVU croniche impediscono l’eliminazione dei batteri e innescano il processo infiammatorio che porta alla distruzione o all’atrofia dei tubuli, a cicatrici significative e a una ridotta capacità di concentrazione dell’urina. Tutto questo porta infine all’insufficienza renale cronica (McCance & Huether, 2019).

Figura 2. Patogenesi dell’infezione del tratto urinario (Dominguez, 2019)

Classificazioni delle infezioni del tratto urinario:

UTI non complicate: UTI lievi, senza complicazioni, si verificano in tratti urinari normali

Complicate (febbrili): anormalità nel sistema urinario o l’individuo ha un problema di salute che compromette le difese dell’ospite (HIV, diabete, calcoli renali, pielonefrite, trapianto renale)

UI ricorrente: tre o più UTI in 12 mesi o 2 o più occorrenze entro 6 mesi

-Relapse: una seconda IVU causata dallo stesso agente patogeno entro 2 settimane dal primo trattamento

-Rinfezione: una IVU che si verifica più di 2 settimane dopo aver completato il trattamento per lo stesso o un diverso agente patogeno

(McCance & Huether, 2019)

Diagnosi e trattamento

Nella cistite acuta, la diagnosi viene fatta attraverso una valutazione clinica, l’identificazione dei fattori di rischio specifici del paziente e l’osservazione dei sintomi del paziente. Inoltre, si ottiene un’analisi delle urine per vedere l’aspetto e la concentrazione del campione di urina. Verrà eseguita una coltura delle urine per identificare l’agente patogeno specifico presente. Verrà prescritto un antibiotico progettato per trattare il microrganismo specifico presente. Se un individuo presenta sintomi più sistemici come febbre, brividi o dolore al fianco, si deve sospettare una pielonefrite. Verranno completate anche una coltura delle urine e un’analisi delle urine. Le colate di globuli bianchi presenti nelle urine indicano una pielonefrite, ma non sono sempre presenti nelle urine. Viene prescritto un trattamento antibiotico per l’agente patogeno specifico. Negli individui con pielonefrite complicata, possono essere necessarie emocolture e imaging del tratto urinario. Per le infezioni ricorrenti del tratto urinario, l’imaging ad ultrasuoni o la citoscopia possono essere indicati per ottenere un quadro visivo migliore del sistema del tratto urinario (McCance & Huether, 2019).