Die Physiologie der Miktion

Wir sind auf die Miktion (Wasserlassen) angewiesen, um organische Abfallprodukte auszuscheiden, die als Folge des Zellstoffwechsels im Körper entstehen. Das Harnsystem reguliert auch die Konzentrationen von Natrium, Kalium, Chlorid und anderen Ionen im Blut und trägt zur Aufrechterhaltung eines normalen Blut-pH-Wertes, Blutdrucks und Blutvolumens bei (Martini, 2002). Dieser Artikel konzentriert sich darauf, wie der Urin produziert, in der Blase gespeichert und aus dem Körper ausgeschieden wird, und fasst einige der Probleme zusammen, die zu Harninkontinenz führen können. Der Aufbau der Harnwege ist in Abb. 1 dargestellt.

Bildung des Urins

Es gibt zwei Nieren, die bohnenförmig sind und etwa 10 cm lang, 5,5 cm breit und 3 cm dick sind. Jede Niere wiegt ca. 150g und hat in der Mitte eine deutliche Einbuchtung – den Hilus – wo die Nierenarterie und die Nierennerven eintreten und die Nierenvene und der Harnleiter austreten. Zusammen produzieren die Nieren etwa 30 ml oder mehr Urin pro Stunde (Marieb, 2003).

Zirka 25 Prozent des Herzzeitvolumens gehen in die Nieren (McLaren, 1996), wo organische Abfallprodukte in den etwa eine Million Nephronen (Abb. 2) in jeder Niere entfernt werden. Eine normale Urinproduktion hängt also von einem normalen Blutfluss zu den Nieren ab. Das Nephron ist die funktionelle Einheit der Niere. Nephrone erlauben den Durchgang einiger Substanzen aus dem Körper, beschränken aber den Durchgang anderer, z. B. von Blutzellen und großen Proteinen.

Filtration

Während das Blut durch den Glomerulus (ein Kapillarnetz, das Teil des Nephrons ist) fließt, wird ein Großteil der Flüssigkeit und der Abfallprodukte im Blut durch die Wände der Kapillaren herausgedrückt, gefiltert und fließt dann in die Bowman-Kapsel (Abb. 2).

Die Bowman-Kapsel ist eine doppelwandige Endothelschale, die den Glomerulus umgibt. Dieses glomeruläre Filtrat (ca. 125 ml pro Minute) besteht aus Wasser, Glukose, Abfallsalzen wie Natrium und Kalium und Harnstoff. Harnstoff ist das häufigste Abfallprodukt, das von den Nieren ausgeschieden wird, und wird aus Ammoniak, einer hochgiftigen Substanz, gebildet. Ammoniak wird in der Leber aus dem Abbau von Aminosäuren gebildet.

Absorption

Ein Großteil des glomerulären Filtrats, einschließlich des größten Teils des Wassers, wird in die Kapillaren, die die proximalen und distalen Tubuli, die Henle-Schleife und die Sammeltubuli umgeben, rückresorbiert. Die gesamte Glukose wird rückresorbiert, es sei denn, der Blutzuckerspiegel ist hoch – mehr als 8,9 Millimol pro Liter (mmol/l) oder 160 Milligramm pro Deziliter (mg/dl) – in diesem Fall wird etwas Glukose mit dem Urin ausgeschieden.

Natrium wird ebenfalls rückresorbiert, aber die Menge variiert, je nachdem, wie viel der Körper benötigt, um eine konstante Konzentration von Natriumionen im Blut aufrechtzuerhalten.

Sekretion

Dies ist die letzte Phase der Urinbildung und findet in den distalen und sammelnden Tubuli statt. Substanzen diffundieren entweder oder werden aktiv aus den Kapillaren in die Sammelkanälchen transportiert, um mit dem Urin ausgeschieden zu werden.

Wasserstoffionen, Kaliumionen, Ammoniak und einige Medikamente werden in diesem Stadium ausgeschieden, und die Nieren spielen eine wichtige Rolle bei der Aufrechterhaltung des Säure-Basen-Gleichgewichts im Körper.

Endgültige Zusammensetzung des Urins

Die endgültige Zusammensetzung des Urins ist das Ergebnis der Filtration, Absorption und Sekretion durch die Nephrone. Die Nieren produzieren im Durchschnitt eineinhalb Liter Urin pro Tag – dieser besteht zum größten Teil aus Wasser, ist strohfarben und hat ein spezifisches Gewicht von 1,005 bis 1,030.

Harnstoff, Harnsäure, Kreatinin, Natriumchlorid und Kaliumionen sind normale Bestandteile des Urins. Blut, Ketone und Glukose sind es nicht, und ihr Vorhandensein kann auf eine Krankheit hinweisen.

Die Harnleiter

Der Urin gelangt von den Nieren durch die Harnleiter in die Blase, wo er gespeichert wird, bis er über die Harnröhre ausgeschieden wird. Der Urin wird durch die peristaltische Kontraktion und die Schwerkraft entlang der Harnleiter zur Blase bewegt.

Die Harnleiter sind muskulöse Röhren von etwa 30 cm Länge. Sie sind fest mit der hinteren Bauchwand verbunden und liegen retroperitoneal; sie treten nicht in die Bauchhöhle ein. Die Harnleiteröffnungen in die Blase sind nicht rund, sondern abgeflacht (schlitzförmig). Dies ist auf den schrägen Winkel zurückzuführen, in dem die Harnleiter in die Blase eintreten, was dazu beiträgt, den Rückfluss von Urin in die Harnleiter zu verhindern, wenn sich die Blase zusammenzieht.

Speicherung des Urins

Die Blase ist ein hohler, muskulöser Sack, der im Becken sitzt. Bei Männern liegt die Basis der Blase zwischen Rektum und Schambeinfuge, bei Frauen unterhalb der Gebärmutter und vor der Vagina.

Die Blase speichert Urin und kann im gefüllten Zustand etwa einen Liter fassen. Sie wird durch das sie umgebende Bauchfell (wobei nur die Oberseite innerhalb des Bauchfells liegt) und durch kräftige Nabelbänder in Position gehalten.

Die Blase ist von Schleimhaut ausgekleidet. Besonders dick ist diese im Bereich der Harnleiteröffnungen und der Einmündung in die Harnröhre, wo die Schleimhaut wie ein Trichter wirkt und den Urin in die Harnröhre leitet, wenn sich die Blase zusammenzieht. Bei der Miktion komprimieren starke Muskeln in den Blasenwänden (die Detrusormuskeln) die Blase und drücken ihren Inhalt in die Harnröhre.

Steuerung der Blasenentleerung

Die als Blasenhals bezeichnete Öffnung zwischen Blase und Harnröhre wird durch zwei Muskelringe – den inneren und den äußeren Schließmuskel – verschlossen. Der innere Schließmuskel enthält glatte Muskelfasern, und der normale Muskeltonus dieser Fasern hält ihn kontrahiert; er steht also nicht unter freiwilliger Kontrolle. Der äußere Schließmuskel besteht aus einem kreisförmigen Band von Skelettmuskeln, das vom Nervus pudendus versorgt wird und unter willentlicher Kontrolle steht. Diese Fasern bleiben durch die Stimulation des zentralen Nervensystems kontrahiert, außer bei der Miktion, wenn sie sich entspannen.

Die Harnröhre

Die Harnröhre verlässt die Blase an ihrem untersten Punkt und verläuft von dort aus nach außen. Bei Frauen tritt sie in der Nähe der Vorderwand der Vagina aus und ist 3-5 cm lang. Da die Harnröhre kurz ist und so nahe am Anus austritt, sind Frauen besonders anfällig für Harnwegsinfektionen.

Bei Männern reicht die Harnröhre bis zur Penisspitze, eine Gesamtstrecke von bis zu 20cm (Martini, 2002). Sie hat vier Abschnitte:

– Die prostatische Harnröhre, die durch das Zentrum der Prostata verläuft;

– Die membranöse Harnröhre, der kurze mittlere Teil, geht durch den muskulösen Beckenboden;

– Die bulbäre Harnröhre, die vom Corpus spongiosum umgeben ist. Die Kontraktion dieser Muskelfasern hilft bei der Entleerung der Harnröhre am Ende der Miktion;

– Die penile Harnröhre, die bis zur Penisspitze reicht.

Miktionsvorgang

Am einfachsten ist die Miktion ein einfacher Reflex (Silverthorn, 2003), der von Säuglingen gezeigt wird, die noch nicht auf die Toilette gehen (Abb. 3).

Wenn das Urinvolumen in der Blase etwa 250 ml erreicht, werden Dehnungsrezeptoren in den Blasenwänden stimuliert und erregen sensorische parasympathische Fasern, die Informationen an den Sakralbereich der Wirbelsäule weiterleiten. Diese Informationen werden in der Wirbelsäule integriert und an zwei verschiedene Gruppen von Neuronen weitergeleitet. Parasympathische motorische Neuronen werden erregt und kontrahieren die Detrusormuskeln in der Blase, so dass der Blasendruck steigt und sich der innere Schließmuskel öffnet. Gleichzeitig werden somatische motorische Neuronen, die den äußeren Schließmuskel über den Nervus pudendus versorgen, gehemmt, so dass sich der äußere Schließmuskel öffnet und der Urin mit Hilfe der Schwerkraft abfließen kann.

Steuerung der Miktion

Kinder und Erwachsene haben eine beträchtliche Kontrolle darüber, wann und wo sie Urin absetzen. Sie können auch die Fließgeschwindigkeit erhöhen oder verringern und sogar stoppen und wieder beginnen, so dass die Miktion eindeutig mehr als nur ein einfacher Reflex ist. Diese Kontrolle wird bereits im Säuglingsalter erlernt und bezieht weitere sensorische Fasern in der Blasenwand mit ein. Diese Fasern leiten Informationen über den Grad der Blasenfülle über die Wirbelsäule an die höheren Zentren des Gehirns, den Thalamus und die Großhirnrinde, weiter. Dadurch wird uns bewusst, dass wir urinieren müssen und wie dringend die Situation ist.

Diese Verbindungen zwischen Wirbelsäule und Großhirnrinde werden erst im Alter von etwa zwei Jahren hergestellt und es wird vermutet, dass das Toilettentraining daher physiologisch erst ab diesem Zeitpunkt möglich ist (Martini, 2002).

Das Gehirn ist in der Lage, den Miktionsreflex außer Kraft zu setzen, indem es die parasympathischen motorischen Nervenfasern zur Blase hemmt und die Kontraktion des äußeren Schließmuskels verstärkt (Martini, 2002). Der innere Schließmuskel öffnet sich erst, wenn der äußere Schließmuskel es tut.

Die Zunahme des Blasenvolumens erhöht die Aktivität der Dehnungsrezeptoren und -nerven, wodurch das Druckgefühl verstärkt wird. Wenn es günstig ist, heben die Gehirnzentren die Hemmung auf und erlauben die Miktion unter unserer bewussten Kontrolle. Wenn die Blase etwa 500 ml fasst, kann der Druck den inneren Schließmuskel öffnen; dies wiederum zwingt den äußeren Schließmuskel auf und die Miktion erfolgt, ob es uns passt oder nicht.

Wir können die Geschwindigkeit des Urinflusses durch Kontraktion der Bauchmuskeln und durch die Durchführung des Valsalva-Manövers (erzwungene Ausatmung gegen eine geschlossene Stimmritze) erhöhen (McLaren, 1996). Die Kontraktion der starken Beckenbodenmuskulatur kann den Urin in der Mitte des Flusses stoppen. Das Geräusch von fließendem Wasser regt ebenfalls die Miktion an (Silverthorn, 2003), aber manche Menschen können in Gegenwart anderer nicht urinieren, egal wie groß ihr Bedürfnis ist.

Nach der Miktion verbleiben weniger als 10 ml Urin in der Blase (Martini, 2002) und der Zyklus beginnt erneut.

Potenzielle Probleme im Zusammenhang mit der Miktion

Für eine normale Miktion benötigen wir:

– Intakte Nervenbahnen zu den Harnwegen;

– Normaler Muskeltonus in den Detrusoren, Sphinktern und Beckenbodenmuskeln;

– Keine Behinderung des Harnflusses in irgendeinem Teil der Harnwege;

– Normale Blasenkapazität;

– Abwesenheit von Umwelt- oder psychologischen Faktoren, die die Miktion hemmen können (McLaren, 1996).

Der Verlust einer dieser normalen Funktionen kann zu Inkontinenz oder Harndrang führen.

Neurologische Störungen können Schlaganfall, Alzheimer oder jede Erkrankung sein, bei der Nervenbahnen zur und von der Wirbelsäule und dem Gehirn blockiert oder verletzt sind. Der Neurotransmitter Acetylcholin (ACh) ist an der Weiterleitung der Nervensignale bei der Miktion beteiligt. ACh kann mit dem Medikament Atropin blockiert werden, so dass sich der Detrusormuskel nicht zusammenzieht und ein Harnverhalt auftritt.

Stressinkontinenz kann in jedem Alter auftreten. Sie tritt auf, wenn der Druck im Bauchraum ansteigt, zum Beispiel beim Niesen oder Husten. Der normalerweise spitze Winkel zwischen Blase und Harnröhre geht bei einem leichten Anstieg des Bauchdrucks verloren, wodurch der Druck in der Blase ansteigt.

Laxität und Schwäche der Muskeln am Blasenhals, um die Harnröhre und im Beckenboden führen dazu, dass die Inkontinenz bei relativ kleinen Druckänderungen auftritt. Belastungsinkontinenz kann bei Männern nach einer Prostatektomie und bei Frauen nach der Geburt und in den Wechseljahren aufgrund einer verminderten Östrogensekretion auftreten (McLaren, 1996).

Nierensteine, Entzündungen und eine vergrößerte Prostata können den Urinfluss behindern und zu häufigem Wasserlassen und Harnverhalt führen. Blasentumore und eine Schwangerschaft verringern ebenfalls die normale Blasenkapazität. Umwelt- und psychologische Faktoren können ebenfalls die Fähigkeit eines Patienten, Urin zu lassen, beeinflussen.

Schlussfolgerung

Die Miktion erfordert die koordinierte Aktivität von sympathischen, parasympathischen und somatischen Nerven. Sie erfordert außerdem einen normalen Muskeltonus und die Freiheit von physischen Hindernissen und psychologischen Hemmungen. Die Steuerung durch unsere höheren Gehirnzentren ermöglicht es uns, die richtige Zeit und den richtigen Ort zu bestimmen, damit diese wichtige physiologische Funktion stattfinden kann.