Physiology of Urinary System

尿は腎臓の中にあるネフロンで形成されています。 尿の生成は、余分な水分、老廃物、塩分を体外に排出するための手段です。 ネフロンで形成された後、尿は腎臓の中のいくつかの構造物を通過していきます。 腎臓から尿は、蠕動運動によって尿管に流れ込み、膀胱に入ります。 排尿によって膀胱が収縮すると、尿管の下端が収縮し、尿が上方に逆流するのを防ぐ。 膀胱は、排尿によって尿が尿道から排出されるまで、尿を溜めておく。 女性の場合、尿道は腟の開口部の上にあります。 男性の場合、尿道口は陰茎の先端にあります。 内尿道括約筋は、尿道と膀胱の交差点にあります。 外尿道括約筋は尿道の付け根にあり、意識神経系がその制御を指令しています。 膀胱と内尿道括約筋は、自律神経系によって支配されています。 膀胱が収縮して尿を排出するときには、自律神経系の副交感神経線維を通じて脊髄の仙骨レベル（S2-S4）が働きます。 膀胱が尿を保持する必要があるときは、胸髄と腰髄の一部（T11-L2）が交感神経線維を通じて尿道括約筋を興奮させる。 膀胱組織の伸張受容体によって膀胱が満杯になったことを感知した個体は、脊髄の仙骨部にインパルスを送る。 およそ300mLの尿が溜まると、膀胱が収縮して内尿道括約筋が緩み、排泄の必要性を感じる（McCance & Huether, 2019）。

通常の健康体では、膀胱への細菌の侵入や上部尿路を通じた進行を防止しようとする機構がいくつか存在する。 これらのメカニズムは通常、感染を防ぐために一緒に機能し、それらは以下の通りです：

• 排尿のプロセスは、尿道からほとんどの細菌を洗い流します
• 女性の場合。 尿道の粘液分泌細胞は、細菌が上方に移動できないように捕捉するのに役立つ
• 男性の場合：尿道の長さと前立腺および関連腺は、細菌の侵入を遮る分泌物を作り出す
• いくつかの要因が殺菌効果を生み出すように働く。 尿素の高い浸透圧と低いPH、ウロモジュリンの存在（腎臓で合成されるタンパク質）、尿路の上皮細胞
• 膀胱が収縮すると、尿管網状接合部（尿管が膀胱につながる機能性一方通行弁）が閉じられる。 遠位尿道では、尿道括約筋が細菌の上方への移動を防ぐ

細菌が侵入に成功すると、免疫系は病原体を認識するTLR4 (toll-like receptor) を呼び出し、さらに好中球とマクロファージを呼び出して貪食を誘導する。 病原体の感染力は、病原体の毒性および個人の免疫反応に影響される。 免疫系が十分に迅速に反応しない場合、病原体は過剰に増殖し、個人の防御機構を氾濫させ、UTIを引き起こす可能性がある（McCance & Huether, 2019）

図1. The Urinary System (Charity, 2016)

尿路感染症の種類：

尿路感染症は、細菌が尿路上皮細胞に侵入し、これらの細胞に刺激と炎症を引き起こすことによって引き起こされます。 感染は尿道から始まり、膀胱、尿管、腎臓へと進行することがあります。 尿道や膀胱への感染を下部尿路感染といい、尿管、腎盂、腎臓組織への感染を上部尿路感染と呼びます。 女性はその構造上、尿路感染症にかかりやすい傾向があります。 女性の尿道は男性の尿道より短いため、細菌が膀胱に到達しやすいのです。 また、女性の尿道口は肛門に近いため、細菌が肛門から尿道に移動しやすくなっています。

前述のように、UTIの発症には主に2つの要因があります。） 特定の病原体が感染を引き起こす能力

2.） 特定の病原体に対する個人の防御機構の強さ（McCance & Huether, 2019）

リスクファクター。 尿路感染症のリスクが最も高い個人は、女性、免疫不全者、思春期前の小児、尿道カテーテルを使用している患者、膣内フローラを中断する可能性のある抗生物質を投与されている女性、糖尿病歴のある個人、閉経後の女性、性的活動および妊婦（McCance & Huether, 2019）

急性の膀胱炎です。

尿路結石の最も多い部位である急性膀胱炎は、膀胱に炎症が起こる病気です。 尿が細菌によって汚染され、膀胱まで上がってくるのです。 最も一般的なUTIは、細菌または病原体（最も一般的なのは大腸菌）が腸（通常存在する場所）から尿道へ、そして膀胱へと逆に移動することによって起こります（McCance & Huether, 2019）。 この特定の細菌が肛門周囲から尿道口へ移動するのは、排便後の拭き方が悪い、性交渉、排尿することで細菌を体から洗い流すことができるため尿を我慢することなどが原因であると考えられます。 大腸菌は、免疫システムに対してより毒性が強く、耐性を持つようにするいくつかのメカニズムを持っています。 細胞毒性壊死因子-1や溶血と呼ばれる毒素を産生し、補体にも抵抗性があります。 尿路結石の原因となる他の細菌は、協力してバイオフィルムを形成し、効率的な繁殖を助け、宿主の防御機構だけでなく、処方される可能性のある抗生物質治療にも抵抗するのです。 大腸菌は、尿路上皮細胞に付着するタイプ-1フィンブリアなどの特殊な構造的特徴を持ち、その鞭毛が上流に押し上げるのに役立っています。 また、遺伝的な要因により、大腸菌に感染しやすい女性もいます。 その他、Staphylococcus saprophyticus、Pseudomonas、Proteus、Klebsiellaなどの病原体が感染に関与している可能性があります。 また、カンジダなどの真菌、ウイルス、Schistosoma haematobiumなどの寄生虫も一般的な感染源となります。 膀胱炎、すなわち膀胱の炎症は、膀胱鏡検査で見えるように、膀胱の上皮細胞が赤く、膿のように、あるいは滲出したように見えることがあります。 柔軟なチューブを挿入して膀胱の構造を見る方法（McCance & Huether, 2019）

膀胱の炎症は、腰痛、緊急性、頻尿、排尿痛（排尿困難ともいう）という尿路結石共通の症状の原因となるものです。 また、炎症によって、膀胱の表面にある伸縮受容体が、少量の排尿でも膀胱が一杯になったように感じるようになります。 その他、脇腹の痛み、血尿、尿の濁りなどの症状があります。 高齢者の尿路結石は混乱を示すことがあり、排尿症状に関して無症状であることもあります（McCance & Huether, 2019）。

間質性膀胱炎／疼痛性膀胱症候群

間質性膀胱炎（IC）または疼痛性膀胱症候群（PBS）とも呼ばれ、下部尿路、より具体的には膀胱に関する慢性疼痛を生じさせます。 6週間以上にわたって痛みや圧迫感を感じるものの、感染症は発見されません。 間質性膀胱炎の原因は不明ですが、自己免疫反応によって炎症が引き起こされ、膀胱粘膜の神経細胞の感受性が高まり、細菌のコロニー形成に対してより脆弱な状態になります。 また、炎症が起きて膀胱の壁が硬くなると、出血性潰瘍ができ、膀胱の容量が減少します。 また、膀胱の上皮細胞は抗増殖因子（AFP）を分泌し、膀胱内壁の細胞増殖を阻害し、膀胱の感覚が鋭くなります（McCance & Huether, 2019）

急性腎盂腎炎

腎盂腎炎は片方または両方の上部尿路感染症です。 急性腎盂腎炎は通常、大腸菌、プロテウス菌、シュードモナス菌の微生物に関連します。 尿路閉塞や膀胱からの尿の逆流が最も一般的な危険因子であり、女性であることも関係しています。 これらの微生物は、尿素をアンモニアに分解して尿をアルカリ性にするため、結石形成のリスクが高くなります。 感染は、尿管に沿って、あるいは血流を介して広がる可能性があります。 これが炎症の引き金となり、不必要な体液の蓄積、炎症、膿性尿を引き起こすことがあります。 通常、腎臓の両方が侵され、尿細管も侵されますが、腎不全になることはほとんどありません。 急性期の後、瘢痕組織の沈着、線維化、罹患尿細管の萎縮を伴いながら治癒します。 これらの人は、発熱、悪寒、脇腹痛、肋骨過緊張に加えて、急性膀胱炎と同じ症状を経験する（McCance & Huether, 2019）。

慢性腎盂腎炎

慢性腎盂腎炎は腎臓の再発感染で瘢痕化に至るものです。 原因は、特発性、慢性尿路結石、腎結石、急性腎盂腎炎の再発などさまざまです。 慢性尿路感染症は、細菌の除去を妨げ、炎症プロセスを誘発し、尿細管の破壊や萎縮、著しい瘢痕化、尿濃縮能の低下などを引き起こします。 これらはすべて最終的に慢性腎不全につながる（McCance & Huether, 2019）

図2. 尿路感染症の病態（Dominguez, 2019）

尿路感染症の分類：

Uncomplicated UTI：軽度のUTI、合併症なし、正常尿路で発生

Complicated (febrile): 尿路系に異常がある、または宿主の防御機能を低下させる健康問題がある（HIV、糖尿病、腎結石、腎盂腎炎、腎移植）

再発UTI：12カ月間に3回以上、または6カ月間に2回以上発症

-再発。 最初の治療から2週間以内に同じ病原体による2回目の尿路結石を起こすこと

-再感染：同一または異なる病原体の治療終了後2週間以上経過してから起こる尿路結石

(McCance & Huether, 2019) 診断と治療

急性膀胱炎では臨床評価、患者固有の危険因子を特定、患者の症状観察により診断が行われる。 さらに、尿検体の外観と濃度を見るために尿検査を行う。 尿培養は、存在する特定の病原体を特定するために行われます。 特定の微生物を治療するために設計された抗生物質が処方されます。 発熱、悪寒、脇腹痛などの全身症状がある場合は、腎盂腎炎を疑う必要があります。 尿培養と尿検査が行われます。 尿中に白血球の鋳型が存在すれば、腎盂腎炎を疑いますが、尿中に常に存在するわけではありません。 特定の病原体に対する抗生物質治療が処方されます。 腎盂腎炎を合併している人では、血液培養や尿路の画像診断が必要になることもあります。 再発性尿路感染症に対しては、尿路系をより視覚的に把握するために、超音波や細胞診による画像診断が適応となる場合があります（McCance & Huether, 2019）

。