Zablokowanie moczowodu
Patofizjologia i mechanizm
Zablokowanie moczowodu, będące przerwaniem odpływu moczu na dowolnym poziomie dróg moczowych, prowadzi do wzrostu ciśnienia wewnątrzcewkowego, co skutkuje wodonerczem, zapaleniem śródmiąższowym i włóknieniem nerek. W patogenezie istotną rolę odgrywają mechanizmy hemodynamiczne, aktywacja układu renina-angiotensyna, stres oksydacyjny oraz odpowiedź zapalna, które prowadzą do apoptozy komórek cewkowych i martwicy cewkowo-śródmiąższowej. W jednostronnej niedrożności moczowodu (UUO) obserwuje się trójfazowy wzorzec zmian przepływu krwi przez nerki, z początkowym wzrostem przepływu (1-2 godziny), następnie przedłużonym skurczem naczyń (3-4 godziny) i późniejszą normalizacją ciśnienia, natomiast w obustronnej niedrożności (BUO) skurcz naczyń jest bardziej głęboki. Niedrożność powoduje spadek GFR poprzez zmniejszenie SNGFR i liczby filtrujących nefronów, a także dysfunkcję cewkową obejmującą transport sodu, zdolność zagęszczania i zakwaszania moczu. Warto podkreślić, że przewlekła niedrożność trwająca ponad 6 tygodni często prowadzi do nieodwracalnej przewlekłej choroby nerek.
- Patogeneza zablokowania moczowodu (Ureteral obstruction)
- Mechanizmy patofizjologiczne podczas obstrukcji
- Zmiany w funkcji cewek nerkowych
- Fazy patofizjologiczne w jednostronnej obstrukcji moczowodu
- Rola układu renina-angiotensyna i stresu oksydacyjnego
- Odpowiedź zapalna i włóknienie
- Mechanizmy molekularne i komórkowe
- Różnice między jednostronną a obustronną obstrukcją
- Patofizjologia uszkodzenia nerek
- Patologia zmian strukturalnych
- Progresja uszkodzenia nerek
- Diureza pozabstrukcyjna
- Wpływ na mikrobiom jelitowy
- Prognoza i perspektywy leczenia
Patogeneza zablokowania moczowodu (Ureteral obstruction)
Zablokowanie moczowodu to stan polegający na strukturalnym lub funkcjonalnym przerwaniu odpływu moczu na dowolnym poziomie dróg moczowych. Mechanizmy patogenetyczne zablokowania moczowodu są złożone i mogą być spowodowane różnymi czynnikami, zarówno wewnętrznymi (wewnątrzpochodzącymi), jak i zewnętrznymi (zewnątrzpochodzącymi).123
Mechanizmy patofizjologiczne podczas obstrukcji
Ostre zablokowanie dróg moczowych powoduje przerwanie przepływu moczu, wywołując wzrost ciśnienia w drogach moczowych. Zwiększone ciśnienie jest przekazywane wstecznie, ostatecznie wpływając na wewnątrzcewkowy przepływ moczu i uszkadzając nerki, prowadząc do zmian w nerkach i drogach moczowych. Początkowo pojawia się kompensacyjna odpowiedź hemodynamiczna, która powoduje zmiany czynnościowe w nerce. W przypadku braku usunięcia przeszkody może to strukturalnie wpłynąć na nerki, powodując trwałe uszkodzenie.12
Uszkodzenie nerek rozpoczyna się od wstecznego przekazywania podwyższenia ciśnienia w drogach moczowych, co powoduje rozszerzenie dróg moczowych, a w konsekwencji wodonercze. Wysokie ciśnienie wewnątrzcewkowe powoduje rozszerzenie macierzy zewnątrzkomórkowej śródmiąższu nerki, co wyzwala kaskadę zapalną z naciekami komórkowymi i włóknieniem śródmiąższowym, ostatecznie prowadząc do apoptozy komórek cewkowych. Utrzymywanie się nieusunięcia obstrukcji powoduje martwicę cewkowo-śródmiąższową z możliwą współistniejącą stwardnieniem kłębuszków nerkowych.23
Zmiany w funkcji cewek nerkowych
Wpływ zablokowania dróg moczowych na nerki dotyczy głównie trzech aspektów funkcji cewkowej: transportu sodu, zdolności zagęszczania moczu i zakwaszania moczu. Zmiany te są bardziej wyraźne w przypadkach obustronnej niedrożności moczowodu (BUO) niż jednostronnej niedrożności moczowodu (UUO). Czas trwania i stopień niedrożności prowadzą do różnic w szlakach patofizjologicznych, a w konsekwencji do implikacji klinicznych wynikających z początkowego uszkodzenia.24
W przypadku ostrej niedrożności dróg moczowych wzrost ciśnienia wewnątrzświatłowego powoduje, że komórki mięśni gładkich zwiększają skurcze i ciśnienie ściany moczowodu. W miarę wydłużania się czasu trwania niedrożności, komórki mięśni gładkich kurczą się z mniejszą siłą, a rozszerzenie ściany moczowodu zwiększa się. Przy nałożonej infekcji dróg moczowych, co często występuje w przewlekłej niedrożności, utrata napięcia mięśniowego jest jeszcze bardziej dramatyczna, a postępujące rozszerzenie występuje bez dalszego wzrostu lub spadku napięcia ściany.4
Fazy patofizjologiczne w jednostronnej obstrukcji moczowodu
W jednostronnej niedrożności moczowodu (UUO) obserwuje się trójfazowy wzorzec zmian przepływu krwi przez nerki (RBF) i ciśnienia moczowodowego:56
- Faza 1 (pierwsze 1-2 godziny): Zwiększenie przepływu krwi przez nerki, głównie za pośrednictwem prostaglandyn i tlenku azotu (NO)
- Faza 2 (3-4 godziny): Przedłużony skurcz naczyń
- Faza 3 (faza późna): Normalizacja ciśnienia wewnątrzcewkowego/moczowodowego, gdy przeciwstronna nerka przyczynia się do równowagi płynów, produkcja NO spada z powodu wyczerpania substratu L-argininy lub zmniejszonej aktywności syntazy tlenku azotu (NOS)
W przypadku jednostronnej niedrożności moczowodu obserwuje się spadek wskaźnika filtracji kłębuszkowej (GFR) z powodu zmniejszenia pojedynczej filtracji kłębuszkowej (SNGFR) i zmniejszonej liczby filtrujących nefronów. Hormony wazoaktywne, takie jak tromboksan A2 i angiotensyna II, są zaangażowane w patogenezę skurczu naczyń po niedrożności moczowodu i również zmniejszają współczynnik ultrafiltracji kłębuszkowej poprzez wywoływanie skurczu mezangium.7
Rola układu renina-angiotensyna i stresu oksydacyjnego
Zablokowanie odpływu moczu spowodowane przez UUO zwiększa ciśnienie hydrostatyczne i wpływa na sprzężenie zwrotne do cewek dystalnych i proksymalnych, co prowadzi do mechanicznego rozciągania, które uszkadza komórki cewkowe i zmniejsza GFR. Zarówno krótkotrwałe UUO (już po 6 godzinach), jak i długotrwałe UUO (5 tygodni) aktywują składniki układu renina-angiotensyna (RAS), takie jak ekspresja mRNA reniny, aktywność ACE i zawartość Ang II, które przyczyniają się do włóknienia nerek.8
Stres oksydacyjny odgrywa kluczową rolę w wielu chorobach nerek poprzez nadprodukcję reaktywnych form tlenu (ROS). Zapalenie śródmiąższowe poprzedza postępujące włóknienie i jest dominującą cechą włóknienia nerek w UUO.9
Odpowiedź zapalna i włóknienie
Wywołana jest prozapalna odpowiedź immunologiczna komórkowa, która powoduje rozszerzenie śródmiąższu i włóknienie, co może prowadzić do martwicy cewkowo-śródmiąższowej. Ta odpowiedź włóknieniowa prowadzi do odkładania elastyny, kolagenu i innych cząsteczek sprzyjających włóknieniu, co może prowadzić do nieodwracalnego uszkodzenia tkanki we wczesnych fazach obstrukcji.10
Miofibroblasty należą do heterogennej nadrodziny pochodzącej z różnych źródeł, w tym nabłonka poprzez przejście nabłonkowo-mezenchymalne, śródbłonka poprzez przejście śródbłonkowo-mezenchymalne, proliferację miejscowych fibroblastów lub perycytów oraz przejście makrofagów w miofibroblasty. Apoptoza (zaprogramowana śmierć komórki typu I) jest aktywnym mechanizmem usuwania komórek i odgrywa istotną rolę w regulacji liczby komórek podczas rozwoju i homeostazy narządów oraz po urazach.9
Mechanizmy molekularne i komórkowe
Patogeneza włóknienia nerek jest złożona i wieloczynnikowa, a składa się na nią aktywacja układu renina-angiotensyna, stres oksydacyjny, odpowiedź zapalna, szlak TGF-β1-Smad, aktywowane miofibroblasty, śmierć komórek (apoptoza, autofagia, ferroptoza i nekroptoza), zniszczenie organelli wewnątrzkomórkowych i szlak sygnałowy.1112
Trwały stres siateczki śródplazmatycznej (ER) jest cytotoksyczny dla komórek nerkowych, a uszkodzenie mitochondriów i stres ER są zaangażowane w rozwój włóknienia nerek w modelu UUO.11
Obserwuje się również, że metaloproteinazy macierzy (MMPs) mogą stymulować włóknienie nerek nawet podczas ewolucji pourazowego uszkodzenia nerek, sprzyjając przejściu nabłonkowo-mezenchymalnemu (EMT).13 Obecny pogląd na zablokowanie złącza miedniczkowo-moczowodowego (UPJO) jako przyczynę wodonercza u noworodków wskazuje na wieloczynnikową i poligenową etiologię uszkodzenia obstrukcyjnego.13
Raz rozwinięte UPJO podczas wczesnego rozwoju dróg moczowych, progresja choroby prowadzi do zapalenia cewkowo-śródmiąższowego i włóknienia, które wpływają na wzrost zablokowanej nerki, powodując kompensacyjne powiększenie przeciwstronnej nerki.14
Różnice między jednostronną a obustronną obstrukcją
Zarówno UUO, jak i BUO wiążą się ze zwiększonym oporem naczyniowym w nerkach i wzrostem ciśnienia moczowodowego. Jednak czas i regulacja tych zmian różnią się. W przypadku UUO wczesne rozszerzenie naczyń nerkowych, głównie pośredniczone przez prostaglandyny i NO, jest następnie zastąpione przedłużonym skurczem naczyń i normalizacją ciśnienia wewnątrzcewkowego/moczowodowego, gdy przeciwstronna nerka przyczynia się do równowagi płynów. W przypadku BUO obserwuje się niewielkie wczesne rozszerzenie naczyń, a skurcz naczyń jest bardziej głęboki.1516
Dysregulacja kanałów wodnych akwaporynowych w cewce proksymalnej, cienkiej pętli zstępującej i cewce zbiorczej może przyczyniać się do długotrwałej poliurii i upośledzonej zdolności zagęszczania spowodowanej nefropatią obstrukcyjną. Zwiększenie angiotensyny II może być mediatorem tych zmian.15
Patofizjologia uszkodzenia nerek
Zablokowanie moczowodu może prowadzić do trwałego uszkodzenia dróg moczowych. Stopień obrażeń zależy od: nasilenia niedrożności (częściowa lub całkowita, jednostronna lub obustronna), przewlekłości niedrożności (ostra a przewlekła), podstawowego stanu nerek i innych czynników łagodzących, takich jak zakażenie dróg moczowych.46
Patologia zmian strukturalnych
Wyniki patologiczne składają się z rozszerzenia kanalików zbiorczych i cewek dystalnych oraz przewlekłego zaniku cewkowego z niewielkim uszkodzeniem kłębuszków. Rozszerzenie pojawia się 3 dni od początku uropatii obstrukcyjnej; przed tym czasem system zbiorczy jest stosunkowo niepodatny i mniej podatny na rozszerzenie. Uropatia obstrukcyjna bez rozszerzenia może również wystąpić, gdy włóknienie lub guz zaotrzewnowy otacza systemy zbiorcze, gdy uropatia obstrukcyjna jest łagodna, a czynność nerek nie jest upośledzona, oraz w obecności miedniczki wewnątrznerkowej.17
Nefropatia obstrukcyjna to dysfunkcja nerek (niewydolność nerek, niewydolność nerek lub uszkodzenie cewkowo-śródmiąższowe) wynikająca z niedrożności dróg moczowych. Mechanizm obejmuje, między innymi, zwiększone ciśnienie wewnątrzcewkowe, miejscowe niedokrwienie i często zakażenie dróg moczowych (UTI).17
Progresja uszkodzenia nerek
Przewlekła niedrożność dróg moczowych może prowadzić do trwałego uszkodzenia dróg moczowych. Postępujące ciśnienie wsteczne na moczowody i nerki może wystąpić i może powodować hydroureter i wodonercze. Moczowód może wtedy stać się rozszerzony i kręty, z niemożnością odpowiedniego przepychania moczu do przodu. Wodonercze może powodować trwałe uszkodzenie nefronu i niewydolność nerek.4
Zastój moczu wzdłuż dowolnej części dróg moczowych zwiększa ryzyko tworzenia się kamieni i infekcji, a ostatecznie uszkodzenia górnych dróg moczowych. Niedrożność dróg moczowych może mieć długotrwały wpływ na fizjologię nerki, w tym na jej zdolność do zagęszczania moczu.4
Diureza pozabstrukcyjna
Po niedrożności moczowodu następuje postępujący spadek współczynnika filtracji kłębuszkowej (GFR) z powodu zmniejszenia pojedynczego nefronowego współczynnika filtracji kłębuszkowej (SNGFR) i zmniejszonej liczby filtrujących nefronów.7 Peptyd natriuretyczny przedsionków może być ważny w diurezie poobstrukcyjnej, a wstępne dowody sugerują, że pełni on rolę ochrony przed niedokrwieniem nefronu w ostrej niedrożności.18
W badaniach wykazano, że diureza poobstrukcyjna jest spowodowana jednym lub więcej krążącymi czynnikami moczopędnymi, które są normalnie wydalane z moczem, i które, gdy są zatrzymane (jak u szczurów z BO lub UO-Nx) lub zwrócone do krążenia, wywierają działanie moczopędne. Sugeruje to, że mocznik może być ważnym czynnikiem moczopędnym w diurezie poobstrukcyjnej, ale nie wyklucza możliwych ról innych czynników humoralnych.19
Wpływ na mikrobiom jelitowy
Ciekawe jest, że jednostronna niedrożność moczowodu (UUO) powoduje głębokie zmiany w mikrobiomie jelitowym i krążących metabolitach, co przyczynia się do patogenezy zapalenia i włóknienia cewkowo-śródmiąższowego (TIF). Model UUO jest dobrze ugruntowanym modelem eksperymentalnym przewlekłego uszkodzenia nerek charakteryzującego się TIF.20
Zmiany w mikrobiomie jelitowym i dysregulacja metabolitów osocza wskazują na związek dysbiozy jelitowej ze zmienionymi metabolizmami fosfolipidów glicerolowych, glicerolipidów, kwasów tłuszczowych, steroli, acylokarnityn, kwasów organicznych, aminokwasów i amin. Toksyny mocznicowe są zaangażowane w TIF poprzez zaostrzenie stresu oksydacyjnego i zapalenia. Dlatego dysbioza mikrobiowa jelit może być związana z TIF.21
Prognoza i perspektywy leczenia
Potencjał powrotu funkcji nerek po usunięciu niedrożności zależy od czasu trwania i stopnia niedrożności, stanu przeciwstronnej nerki oraz obecności lub braku infekcji. Zdolność do zakwaszania moczu do pH 6,0 przedoperacyjnie może być dobrym predyktorem potencjału regeneracyjnego zablokowanej nerki. Stężenia enzymów lizosomalnych, takich jak N-acetylo-glukozaminidaza, w moczu również mogą być przydatne w tym celu, podobnie jak pomiar klirensu kreatyniny w moczu uzyskanym z rurki nefrostomijnej.18
Wczesna diagnoza i interwencja
Czas i szybkość, z jaką rozwija się nieodwracalne uszkodzenie nerki (lub nerek) po niedrożności, zależy od tak wielu czynników, że trudno to przewidzieć. Aby zapobiec nieodwracalnemu uszkodzeniu, niedrożność dróg moczowych należy zdiagnozować i leczyć jak najszybciej.17
Wczesna diagnoza i leczenie są niezbędne, aby uniknąć późnych powikłań. Leczenie inwazyjne, a nie zachowawcze, jest preferowane w celu usunięcia ciał obcych i złagodzenia niedrożności.22
Leczenie i perspektywy terapeutyczne
Większość badaczy zgadza się, że niedrożność utrzymująca się przez ponad 6 tygodni skutkuje pojawieniem się stopnia nieodwracalnej przewlekłej choroby nerek.23
Obecne podejścia terapeutyczne mają ograniczoną skuteczność. Hamowanie RAS i stosowanie przeciwutleniaczy i leków przeciwcukrzycowych, takich jak inhibitory kotransportera sodowo-glukozowego 2 i dipeptydylopeptydazy-4, ostatnio zyskały uwagę jako strategie terapeutyczne zapobiegające bliznowaceniu nerek.24
W uropatii obstrukcyjnej zrozumienie podstawowych zmian patofizjologicznych może pomóc w zwiększeniu podejrzenia klinicznego zarówno urologów, jak i nefrologów.23
Biomarkery i identyfikacja funkcjonujących nefronów
Dla niektórych autorów identyfikacja liczby funkcjonujących nefronów może być predyktorem wyniku funkcjonalnego lub może być używana jako wskaźnik prognostyczny. Dalsze wyjaśnienie procesów molekularnych leżących u podstaw choroby może pomóc w określeniu wczesnych biomarkerów, które mogą pomóc w kierowaniu decyzjami terapeutycznymi niezbędnymi do zapobiegania progresji zmian i poprawy przebudowy nerek po chirurgicznej korekcji niedrożności.25
W podsumowaniu, zablokowanie moczowodu jest złożonym problemem medycznym, który może prowadzić do poważnych uszkodzeń nerek, jeśli nie zostanie szybko zdiagnozowany i leczony. Zrozumienie patogenezy i mechanizmów obstrukcji jest kluczowe dla opracowania skutecznych strategii diagnostycznych i terapeutycznych.323
Kolejne rozdziały
Zapraszamy do dalszego czytania naszego leksykonu.
Wybierz kolejny rozdział z menu poniżej, aby otworzyć nową podstronę kompedium wiedzy i uzyskać szczegółowe informację o leku, substancji lub chorobie.