泌尿医学课02：人体泌尿系统是如何工作的？
课程的第一讲，我们的首要任务就是从整体上建立对泌尿系统的认知。
不知道你思考过没有：
站在生物的角度上，个体要解决的根本问题就是不断和外界进行物质交换，满足自身需求。比如人每天要喝大量的水、吃各种各样的食物，这些当然是人体必需的，但也会带来不少有害物质，消化吸收之后，还包含了大量废物，这些东西在人体内是如何被泌尿系统和消化系统分开、然后排出体外的呢？
还有，有些动物的消化道、泌尿道、生殖道只有一个开口，三合一，比如鸡，所有排泄物都是从一个口出去的。但人却是分开的，尿液从一个地方出，粪便从一个地方出，这又是为什么呢？
想要回答这些问题，我们得先从整体上建立对泌尿系统的全局性了解。这一讲，我就跟你同步关于人类泌尿系统的三个认知。
结构：精心设计的串联系统
首先，我要交付给你的第一个认知是：从结构上看，泌尿系统是一个串联系统，就像“一根藤上有四个瓜”，从上到下分别是肾脏、输尿管、膀胱、尿道。
首先是肾脏，这是人体的血液净化中心。我们知道，人体每时每刻都在新陈代谢，不断产生各种废物，比如尿素、尿酸、无机盐等。如果这些废物得不到清理，在血液里越积越多，人就会中毒，严重的甚至会导致死亡。而肾脏可以把血液里的各种废物过滤出来，经过过滤的血液就完成了净化，再次投入循环。
肾脏过滤出来的废物和人体内多余的水分混合在一起，就形成了尿液。这些尿液总得有管道运输吧？没错，每侧的肾脏都和一条输尿管相连。输尿管，听名字你就能理解，就是运输尿液的管道。
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尿液从肾脏出来，经过输尿管，被运输到膀胱里。膀胱就像是一个皮口袋，专门储存尿液。排空的时候，膀胱能缩得特别小，就像一个小核桃；而被尿液撑满时，能变成了一个大水囊，容量大约有一个矿泉水瓶大小，能装400~500ml的尿液。
而膀胱的最低处有一个开头，和尿道相连。尿道，就是尿液排出人体的最后通道。
你看，就是一个串联系统。肾脏产生尿液，尿液经过输尿管储存在膀胱里，最后通过尿道排出体外。
可能你会好奇，肾脏、输尿管、膀胱、尿道都是上下排列的，人站立的时候，尿液当然是往下流，但当我们躺平，甚至倒立的时候，尿液会不会倒流呢？
不会的。这要归功于泌尿系统两个独特的设计——
第一，输尿管的开口平时是关闭的。
为了运输尿液，输尿管会沿着从肾脏到膀胱的方向不断收缩，只有当连续的收缩波到达输尿管尽头的时候，开口处才会张开，于是尿液射进膀胱内。其他时候，输尿管的开口都是关闭的。就像商场的自动门，有人时才打开，平时是关闭的。这就起到了防止逆流的作用。
但是，当膀胱内储存的尿液过多，膀胱内的压力超过输尿管内的压力后，理论上说，尿液就要从压力高的膀胱逆流回压力低的输尿管了。但实际上，这种现象不会发生，因为泌尿系统还有一个独特设计——输尿管不是和膀胱简单连在一起的，它的末端会在膀胱壁内潜行大概1.5~2.0cm。你可以想象一下吸管插在瓶子里的样子。
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多出来的这一小段就起到了阀门的作用。当膀胱被尿液撑满、内部压力增大时，强大的压力会把膀胱内潜行的这一小段输尿管压瘪，就好比暂时关闭了输尿管到膀胱的大门，尿液就没法回流了。而当膀胱排空之后，这段输尿管不再受压，重新开放，尿液就又可以经输尿管进入膀胱了。
肾脏、输尿管、膀胱和尿道四个器官，是泌尿系统的主要构成。不过在生理结构上，有两个细节需要你注意——
第一，在膀胱和尿道之间，还有一个叫作“前列腺”的器官。这是男性独有的，女性没有。
第二，虽然男女都有尿道，但两性是有差异的。男性尿道细长，长约18~20cm；而女性尿道则粗短，只有4-5cm。因为这个差异，两性常见的尿道疾病也不太相同。
生活里，一提到泌尿系统，很多人都会羞于开口。为什么呢？我认为，一方面，大家多少都觉得泌尿系统脏，毕竟是处理排泄物的嘛；另一方面，也是因为泌尿系统男女差异大，是除了生殖系统之外差别最大的系统。于是很多时候，泌尿系统就成了调侃的对象，和肮脏、侮辱、禁忌等词语联系在一起。
进化：分化带来优势
其次，关于泌尿系统的第二个认知是：从进化的角度上说，消化道、泌尿道、生殖道开口分开的设计，让人类获得了很多生存优势。
鱼类、两栖类、爬行类，甚至鸟类，都是尿道、生殖道、消化道汇集到一起，形成一个开口，也就是说，尿液、粪便、生殖细胞都共用一个开口，从一个开口排出。这个开口叫作“泄殖腔”。但像人类这样的哺乳类动物就不是这样的，它们的这三个开口都是分开的。这是为什么呢？
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其实，人的胚胎在发育到第三周末期的时候，也会形成泄殖腔，和鱼类、鸟类、爬行类泄殖腔的形成过程几乎完全一样。但在人类胚胎发育到第七、第八周时，泄殖腔会发生变化，尿道、直肠会分别形成各自的开口。
这样开口分开的设计有什么好处呢？
进化的具体过程我们不好去还原，但我想，我们可以和泄殖腔畸形的患者做个对比。所谓的泄殖腔畸形，就是指人类胚胎在第七周、第八周时没有正常发育，最终形成泌尿道、生殖道、消化道共用一个开口的结果。这是一种非常罕见的畸形，发病率只有二十万分之一。相比较这些人的生活，消化道、泌尿道、生殖道开口分开，至少有几个好处——
比如，提高受精和怀孕的成功率。单独的泌尿道和生殖道，更加有利于精子的精准释放，提高受精过程的成功率。
再比如，避免频繁的尿道和生殖道感染。人的大便中有很多细菌，而整个尿路几乎是无菌的，虽然女性生殖道里也有细菌，但总量比肠道少得多。一旦这些通道相通，就可能会引发各种感染。
当然，开口分开的设计，也让人的大小便更受控制，而不会像泄殖腔动物一样，完全没有控制能力，需要随时随地解决。
功能：排泄系统，控制水平衡
好，接下来我们再说第三点：从功能上看，泌尿系统是人体的排泄系统，通过控制排尿量的多少维持人体水平衡。
当膀胱内的尿量不多时，尿液就暂时储存在膀胱内。随着储存得越来越多，膀胱会逐渐胀大。在这个过程中，膀胱壁上的感觉神经不断将膀胱的充盈状态反馈给大脑，告诉大脑“我快憋不住了，得放水了”。
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而大脑中枢会根据膀胱的充盈程度，以及周围环境是否适合，做出应答。当膀胱内的尿量接近极限，而且找到了合适的地点时，大脑就会下达排尿指令。接到指令后，膀胱壁上的肌肉收缩，挤压尿液往外涌。与此同时，位于膀胱与尿道之间的尿道括约肌松弛，相当于打开了闸门，于是膀胱里的尿液便奔涌而出，经尿道排出体外。简单来说，只有大脑同意，膀胱收缩，尿道放行，排尿的过程才能实现。
正是通过排尿量的多少，泌尿系统调控着人体的水平衡。
比如，你一直喝水，身体里的水太多了，那肯定尿得也多，甚至一口水喝进去，半个小时就会尿出来。而如果你一天都没喝水，或者运动出了很多汗，身体缺水了，那可能一口气喝一瓶矿泉水也不会想尿尿，等两个小时才尿一点儿也正常。甚至在极端情况下，比如沙漠里，一直没水喝，泌尿系统还会优先保证人体水平衡，减少排尿，甚至完全不尿。
你看，泌尿系统就是一个彻头彻尾的净化和排水系统，被医生们戏称为“人体下水道”，而我们泌尿外科的医生，就是“通下水道的修理工”。
讲到这里，我还想说一句题外话：
虽然咱们说尿液脏、含有很多代谢废物，但其实正常情况下，泌尿系统是一个完全无菌的环境，所以产生的尿液也是无菌的。而咱们平时喝的水，多少都有细菌。从这个角度上说，尿液比喝的水都“干净”。所以你可能也听说过，人在严重缺水的情况下，可以喝尿救命。当然，这也是迫不得已的选择。
总结
总结一下。关于泌尿系统，我们需要记住三点：
1.从结构上看，泌尿系统是一个串联系统，从上到下分别是肾脏、输尿管、膀胱、尿道。
2.从进化上说，消化道、泌尿道、生殖道开口分开的设计，让人类获得了很多生存的优势。
3.从功能上看，泌尿系统是人体的排泄系统，通过控制排尿量的多少维持人体水平衡。
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