مواضيع المحاضرة: kidneys
background image

1

 


background image

 
 
 
 

The Urinary System

 

 

By

 

 

Dr. Mareb Hamed

 

 

Mosuel  University

 

IRAQ

 

 

 

2

 


background image

Lecture 1

 

 
 

 Organs of 

the 

Urinary 

System

 

kidneys

 

ureters

 

urinary 

bladder

 

urethra

 

3

 


background image

Kidney Functions 

• Filters blood plasma, eliminates waste, returns 

useful chemicals to blood 

• Regulates blood volume and pressure 
• Regulates osmolarity of body fluids 
• Secretes renin, activates angiotensin, aldosterone  

– controls BP, electrolyte balance 

• Secretes erythropoietin, controls RBC count 
• Regulates P

CO2 

and acid base balance 

• Detoxifies free radicals and drugs 


background image

Anatomy of Kidney 

• Position, weight and size 

– retroperitoneal,  
– level of T

12

 to L

– about 160 g each 
– size  
10 cm long,  

5 cm wide, 

 2 cm thick 
– The left kidney is always  
higher and nearer to the median  

 plane than  the right 

 


background image

• Shape 

– lateral surface - convex; medial - concave 

• CT coverings 

– renal fascia: binds to abdominal wall  
– adipose capsule: cushions kidney 
– renal capsule: encloses kidney like cellophane wrap 

 


background image

• Concave  medial 

hilum

  leads  to  concave 

renal  sinus

 

containing renal vessels, lymphatics, sympathetic nerves, fat 
and 

renal pelvis

 

• Renal pelvis

 (expanded upper end of ureter) is divided into 

2-3 

major  calyces

,  each  divided  into  2-3 

minor  calyces.

        

Minor calyx: cup over papilla collects urine 

 

 


background image

Anatomy of Kidney 

• Renal cortex: outer 1 cm  
• Renal medulla: renal columns, pyramids - papilla 


background image

Cortex & Medulla

 

• Cut section reveals

 outer cortex and inner medulla

.

   

 

• Cortex

 is granular due to  

RC,PCT & DCT.

  

• Medulla

 is striated

  due to 

LOH, CT

&

   CD.

  

 

Medullary pyramids:  

• 10-18.  
• Bases towards cortex & apices towards hilum forming 

renal 

papillae

 

• Separated by cortical tissues called 

columns of Bertini

 
Medullary rays

:

 extend from bases of pyramids to cortex.

  

9

 


background image

lobes & lobules

 

• Each kidney is divided into 

lobes & lobules.  

Renal  lobe:

  1  medullary 

pyramid

  +  associated  cortical 

tissue  

Renal  lobule:

  1  medullary 

ray 

+  associated  cortical 

tissue 

No C.T.

 septa between renal lobe & lobules.  

                

10

 


background image

renal 

cortex

 

renal 

medulla

 

Each kidney contains over 1 million nephrons and thousands of collecting ducts

 

Collecting duct

 

Loop of Henle

 

PCT

 

DCT

 

Glomerulus

 

11

 


background image

Histological aspects

 

Stroma

 

• C.T 

capsule

 surrounded by 

fat

.  

• Very little CT around BV  
& reticular tissue between parenchyma

.

  

 

 
Parenchyma

 

Uriniferous tubules

–   

Nephron 

– Collecting tubule & duct 

  
 

12

 


background image

NEPHRON

 

• Structural and functional unit

 of kidney

.

   

• Each kidney formed of 

1-4 million nephrons

.

   

• 2-3 nephrons drain by 1 CT that join forming 

duct of Bellini

 

 

Types

:

 

 

• Cortical

 under capsule.  

• Juxtamedullary

 near medulla.

 

 

Parts

:

 

1- 

Renal corpuscle

 (Malpighian corpuscle

2- 

Proximal convoluted tubule

 (PCT) 

3- 

Loop of Henle

 (LOH) 

4- 

Distal convoluted tubule

 (DCT

 

(  

13

 


background image

14

 


background image

Renal corpuscle (RC)

 

Present in:

 cortex.

  

 

Formed of:

  

a) Glomerulus

 (tortuous tuft of capillaries). 

b) Bowman's capsule

 (double layer epithelial capsule

( 

 

Has two poles:

   

a) 

Vascular pole: 

afferent arteriole enters & efferent

  leaves.  

b) 

Urinary pole:

 PCT begins. 

 

Diameter:

 200 um

Function:

 filtrate blood and form urine. 

15

 


background image

a) Glomerulus

 

• Tuft of anastomosing capillaries.  

 
• Afferent arteriole  

• enters

 RC at vascular pole 

• gives

 glomerulus 

• unite

 forming

  

• Efferent arteriole 
 
Glomerular capillaries

  

• lined by 

fenestrated endothelium

  

• no diaphragm

   

• rest on 

basement membrane

  

 

16

 


background image

Basement membrane

 

-  300 nm thick.

 

-  Formed of 3 layers:

  

• Middle lamina 

densa

 (collagen IV)   

 
• Outer and inner laminae 

rarae

 

-less

 electron dense.  

-

glycoproteins: 

laminin+fibronectin  

-

proteoglycans

17

 


background image

Afferent & Efferent arterioles

 

• Lumen  width  is  the 

same 

but  diameter  of 

afferent  is 

larger 

due 

to 

thicker 

muscle 

layer    to 

regulate

 

hydrostatic  pressure  

in 

glomerular 

capillaries.  

 

18

 


background image

Intraglomerular mesangial cells

 

• Present 

inbetween loops of capillaries  

• to  support  them 

where  a  basement 

membrane is lacking. 

19

 


background image

b) Bowman's capsule

 

Two layers

A-

Outer parietal layer: 

simple squamous epithelium

.

   

B-

Inner  visceral  layer:

 

podocytes

  adherent  to 

glomerular capillaries.

  

 
The capsular space

  

• between parietal & visceral layers  

• receives 

glomerular filtrate  

• continuous with

 PCT

20

 


background image

Podocyte L/M

 

 

• Star shaped 
• multiple processes.  

21

 


background image

Podocyte

 

E/M

 

Large cell:

  

• Body  
• 1ry processes (major)  
• 2ry processes (minor)  

 

22

 


background image

• Cell body

:  

• Central nucleus (extended chromatin),  
• Cytoplasm: mitochondria, Golgi, RER, microtubules 

& microfilaments.  

• Processes:

 microtubules & microfilaments 

1ry process:

  

• parallel to long axis of blood capillary.  
• gives rise to numerous 

2ry  processes. 

.

 2ry  processes:

  

• end  in 

feet  like  structures

  on  basement  membrane 

of glomerular capillaries and 

hence  name of cell

.  

 

 

 

23

 


background image

• Inbetween the feet

, there are filtration slits 

covered with diaphragm. 

  

 

• Podocyte

 

Function 

• Blood renal barrier.  
• Regeneration of basement membrane. 

 

 

24

 


background image

Podocytes team up to make filtration slits 

25

 


background image

Blood-renal barrier

 

Formed of

:

 

1- Fenestrated endothelium of glomerular capillaries: 

Hold back RBCs, WBCs & platelets. 
 

2- Thick basement membrane: 

(the only continuous layer). 

 

High molecular weight

 protein (> 68,000) can not pass.  

Small molecular weight

 sugar, amino acids & protein can pass.  

 

3- Filtration slits 

(60-100nm) 

& overlying diaphragms:  

Prevent molecules according to their 

electrostatic charge.

  

 
Function:

 

Formation of glomerular filtrate

26

 


background image

Renal Corpuscle and the 

Filtration Membrane

 

27

 


background image

 

Dr. Mareb                                                                               

Lecture 2

 

Proximal convoluted tubules

 

 

• Begins in

 cortex at urinary pole of renal corpuscle.  

 

• At  first 

highly  convoluted

  then 

straightens 

to 

continue

 

with descending thick segment of LOH in medulla.  
 

• Small lumen

 with 60 um diameter and 14 mm long.  

 

• Lined with

 single layer of pyramidal cells  

• Rest on

 basement membrane. 

28

 


background image

29

 


background image

L/M & E/M

 

• Cells

 

4-5 pyramidal acidophilic. 

 

• Lumen

 

narrow.  

• Boundaries

 

indistinct 

(Lateral interdigitations).

 

 

• Nuclei

 

rounded central. 

• Apical

 

brush border 

(microvilli ). 

• Basal

 

acidophilic  striations 

(Mitochondria  inbetween 

infoldings). 

30

 


background image

Functions

 

Reabsorption of:  

• 85% of sodium 

activly

 and 85% of water 

passivly. 

• all 

glucose & amino acids. 

• low  molecular  weight  protein  by  pinocytosis  → 

endosomes 

→ amino acids. 

 

Excretion of:  

• metabolites, dyes,drugs, urea and uric acid.  

 

- The end result is 

isotonic solution

31

 


background image

Loop of Henle

 

• U shaped tube present mainly in medulla .

 

Four parts

 : 

• Thick & thin 

descending. 

• Thin & thick 

ascending

32

 


background image

1-Thick descending part

 

• Starts in cortex and extends to medulla.  
• Similar to 

PCT

 in structure and function. 

33

 


background image

2-Thin descending part

 

• In

 medulla.  

• Lined

 with simple squamous epithelium  

 

• Similar to

 capillary wall but with no blood cells in lumen.  

 

• Permeable

 to water. 

• Impermeable

 to sodium.  

• Urine becomes 

hypertonic. 

34

 


background image

3-Thin ascending part

 

• In

 medulla.   

• Lined 

with simple squamous epithelium.  

35

 


background image

4-Thick ascending part

 

• Starts in

  medulla and extends to cortex.  

• Similar to

 DCT in structure and function.  

 

• Permeable 

to sodium. 

• Impermeable 

to water.  

• Urine

 becomes 

hypotonic. 

36

 


background image

Subcapsular  nephrons

  (short  LOH) 

→    turn 

of LOH in 

thick ascending 

part.   

Juxtamedullary  nephrons

  (long  LOH) 

→ turn 

of LOH in 

thin descending 

part. 

 

37

 


background image

Distal convoluted tubules

 

• In  corticomedullary  zone:

  continuation  of  thick 

ascending LOH. 

• In cortex:

 joins collecting tubules. 

 

 

Three parts

: 

1-Straight  part:

  continuous  with  ascending  thick 

limb of LOH

.

 

2-Macula  densa:

  close  to  afferent  and  efferent 

arterioles. A part of juxtaglomerular apparatus

.

 

3-Convoluted part:

 opens in collecting tubules

.  

38

 


background image

L/M & E/M

 

• Cells:

 

5-8 cubical small acidophilic.

  

• Lumen:

 

wide

. 

• Boundaries:

 

distinct 

(Less lateral interdigitations).

  

 

39

 


background image

• Nuclei:

 

rounded central.

  

• Apical surface:

 

no brush borders

 

(few short 

microvilli). 

• Basal 

acidophilic striation

 

(mitochondria 

inbetween infoldings). 

 

40

 


background image

Functions

 

• Reabsorb 15%

 sodium (activly) under control of 

aldosterone.

  

 

• Reabsorb 15%

 water (convoluted part) under control of 

ADH. 

 

• Excrete

 hydrogen, ammonium & potassium ions. 

 

• Maintain

 acid-base balance of body. 

41

 


background image

42

 


background image

Juxtaglomerular apparatus

 

Is formed at the site of the contact between 

the distal convoluted tubules with the 
afferent arterioles 

Composed of

1-Juxtaglomerular cells

 

2-Macula densa

 

3-Polar cushion

43

 


background image

Afferent arteriole

 

• Tunica intima:

 endothelium + C.T. + internal 

elastic lamina. 

 

• Tunica media:

 smooth muscle cells. 

 

• Tunica adventitia 

44

 


background image

1- Juxtaglomerular cells

 

• Modified  smooth  muscle  cells

  of  tunica  media  of  afferent 

arterioles.  
 

• Cells:

  large  cubical  cells  +  rounded  nuclei  +  cytoplasm 

containing many PAS+ve  secretory granules. 
 

• EM:

 RER, Golgi and mitochondria.   

 

• Internal elastic lamina is absent,

  

• so  juxtaglomerular  cells  are  in  contact  in  one  side  with 

blood and endothelium  

• and in other side with macula densa due to absence of its 

basement membrane. 

45

 


background image

Function

 

1-Secrete 

renin

 

→  

• converts plasma angiotensinogen into angiotensin I →  
• by converting enzyme in lung → angiotensin II →  
• produce aldosterone by adrenal cortex →  
• acts directly on DCT →  
• water & sodium retention →  
• increase  blood pressure. 

 

2-Secrete 

erythropoietin

 

→ formation of erythrocytes 

in  bone marrow.

  

46

 


background image

angiotensin I

 

angiotensin II

 

converting 

 

enzyme

 

aldosterone

 

Adrenal 

 

cortex

 

Water retention

 

sodium retention

 

 blood pressure

 

DCT

 

renin

 

angiotensinogen

 

Lung

 

47

 


background image

Macula densa

 

• The  part  of 

DCT

  in  concavity  between  afferent  & 

efferent arterioles of same nephron.  

• Cells:

  columnar  with  packed  nuclei  +  numerous 

microvilli and infranulear Golgi. 

 

Functions

  

• Sensitive to 

chloride  ion

  content  of  tubular  fluid 

→ 

signals  for 

constriction

  of  glomerular  afferent 

arteriole 

→ regulates rate of glomerular filtrate. 

48

 


background image

Dr. Mareb                                                                               

Lecture 3

 

COLLECTING TUBULES

 

• Not  part of nephron. 
• Different embryonic origin. 

 

• Union  of  2-3  DCT

 

  collecting  tubule 

 

medullary 

ray  in  cortex 

→  main  collecting  tubule  in  medullary 

pyramid 

→  

 
• Several  medullary  collecting  tubules  form  straight 

papillary 

ducts of Bellini

 

→ apex of renal papillae → 

minor calyx.

  

 

• 2-4 

minor

 calyces 

→ 

major 

calyx 

→ 

renal pelvis

49

 


background image

L/M & E/M

 

L/M

:

   

• Lined  with  simple 

cubical 

epithelium  (in  small  tubules)  or 

simple 

columnar 

epithelium (in large tubules). 

• Cytoplasm pale acidophilic. 

• Cell borders distinct. 

• Lumen 

wide. 

• Nuclei dark central.

 

 
E/M

:

   

• Few organelles. 
• Interdigitations between cells not marked. 
• Few microvilli and basal infoldings.

 

 

50

 


background image

Function

 

• Water

  is  reabsorbed  under  control  of 

antidiuretic hormone.  

 

• C

ollect, 

c

oncentrate and 

c

onduct urine

  to 

c

alyces

51

 


background image

 

52

 


background image

Renal interstitial tissue

 

• The kidney is invested by C.T capsule easily stripped. 
• Medullary interstitial CT cells are macrophages, fibroblasts 

& interstitial cells.  
 

Interstitial cells:  

• more numerous 
• elongated nuclei  
• numerous lipid droplets  
• Synthesize 

medullipin  I

  converted  in  liver  into 

medullipin  ll

 

(potent vasodilator lowers blood pressure). 

53

 


background image

Renal Circulation

 

Segmental arteries

 

Interlobar arteries

 

Arcuate arteries

 

Interlobular arteries

 

Afferent arterioles

 

Glomerulus

 

Efferent arterioles

 

Peritubular capillaries

 

Segmental veins

 

Interlobar veins

 

Arcuate veins

 

Interlobular veins

 

Venules

 

Renal Artery

 

Renal Vein

 

54

 


background image

Excretory passages

 

 

• Minor  calyces,  major  calyces,  renal  pelvis, 

ureter, urinary bladder and urethra

.  

 

• Urine  collected  from 

ducts  of  Bellini

 

  minor 

calyces.  
 

• 2-4 

minor

 calyces 

→ 

major 

calyx 

→ 

renal pelvis

55

 


background image

Urine collection: 

 

Ducts within each renal 

papilla release urine  

into minor calyx 

major calyx

 

renal pelvis

 

ureter

 

56

 


background image

Histological structure

 

1-Mucosa:

   

          

      

a- Epithelium:

  transitional. 

      

b- Lamina propria:

  loose C.T. 

 

2-Muscle  layer:

    Smooth  muscle  that  becomes 

thicker from minor

  calyces to renal pelvis .  

 

3-Adventitia:

  CT  covering  urinary  passage  except 

upper part of urinary bladder (peritoneum

.

(  

57

 


background image

     URETER

 

• 2 ureters  
• Starts from renal pelvis. 
• Ends in urinary bladder.  

 

• 4 mm in diameter &  
    30 cm long

 

• Thin wall +  
     star shaped lumen. 

58

 


background image

59

 


background image

Histological structure

 

1- Mucosa:

 longitudinal folds  

a- Epithelium:

 transitional. 

b- Lamina propria:

 dense CT, BV and lymphatic nodules

 

2- Muscle layer:

 smooth muscles

  

a-

 In upper two thirds:

  2  layers,  inner  longitudinal

  

&

 

outer 

circular

b

- In  lower  third:

  3  layers,  inner  &  outer  longitudinal  & 

middle circular.

 

 

 

3- Adventitia

:

 C.T.

  

60

 


background image

URINARY BLADDER

 

 

• a temporary storage  
    reservoir for urine. 
• Thick wall with wide lumen. 
• It is located in the pelvic 

cavity, posterior to the 
symphysis pubis, and below 
the parietal peritoneum.  

• Empty (Folded).  
• Full (Folds disappear).  

61

 


background image

Histological structure

 

1-Mucosa

:

 

A-Epithelium

:

 

transitional

.  

• Special stratified epithelium where numbers of layers change according 

to state of organ. 

• Surface cells are large rounded (dome-shaped) with 1-2 nuclei. 

In empty bladder

  (epithelium has 6-8 layers).  

In distended bladder

  (epithelium has 2-3 layers). 

 

• The surface epithelial layer has  thick plasmalemma.  
• Cells are attached together by 
 interdigitation called plaques allowing  
cells to overlap each other when bladder  
is empty. 
 

B-Lamina propria:

 loose to dense  C.T.

  

 

62

 


background image

Empty bladder

 

Full bladder

 

 Empty (Folded).  
 Full (Folds disappear

).  

63

 


background image

transitional epith. 

 

smooth muscle bundles  

serosa 

lamina properia 

• 2-Muscular layer:

   

•   Thick smooth muscle fibers. 
•   inner  &  outer  longitudinal.  middle 

circular

.    collectively  these  are 

called the detrusor muscle.        

•  Contraction  of  this  muscle  expels 

urine from the bladder.  

 

 

• 3-Adventitia:

 C.T. 

• The superior & posterior surface of 

the bladder covered by peritoneum 

  

 

64

 


background image

URETHRA

 

• Urethra  of  female  differs  from  male  in 

structure and length. 

Urethra of female 

• 5 cm in length.  
• Extends  from  internal  orifice  at  urinary 

bladder  

• To external orifice above & anterior to vagina. 

 

65

 


background image

Histological structure

 

1-Mucosa

:

   

a) Epithelium

:

  

Transitional  at internal orifice. 

Stratified squamous at external orifice.  

Stratified columnar inbetween.

        

a) Lamina propria:

 fibroelastic along its length

 

.   

 

2-Muscle layer:

 smooth muscle   

Inner longitudinal.  

Outer circular.  

As  urethra  pierces  uro-genital  diaphragm,  skeletal  muscle 
forms sphincter for voluntary control of micturition

66

 


background image

Urethra of male

 

• 20 cm tube  

• Conducts urine

 from urinary bladder & 

seminal fluid

 

from male genitalia to outside body

 

• Many 

glands

  open  in  course  of  male  urethra. 

These are prostate, bulbo-urethral and littre glands.

  

 

• Three parts:

 prostatic, membranous & penile

67

 


background image

1- Prostatic urethra

 

• Present within prostate.  
• Lined by transitional epithelium. 
• An  elevation  (verumontanum)  projects  into  its 

interior.  

• Ejaculatory ducts open at sides of this elevation.

  

68

 


background image

2- Membranous urethra

 

• 1 cm 
• Lined  by  stratified  and  pseudostratified 

columnar epithelium. 

• Surrounded  by  the  voluntary  external 

sphincter.

 

 

69

 


background image

3- Penile urethra

 

Two portions

a) Bulbous

– Passes through corpus spongiosum. 
– Lined  by  pseudostratified  or  stratified 

columnar epithelium. 

b) Pendulous: 

– Passes through glans penis.  
– Lined by stratified squamous epithelium.

  

70

 


background image

71

 

71

 




رفعت المحاضرة من قبل: ابراهيم ضياء الليلة
المشاهدات: لقد قام 47 عضواً و 786 زائراً بقراءة هذه المحاضرة








تسجيل دخول

أو
عبر الحساب الاعتيادي
الرجاء كتابة البريد الالكتروني بشكل صحيح
الرجاء كتابة كلمة المرور
لست عضواً في موقع محاضراتي؟
اضغط هنا للتسجيل