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排泄系は、生物の体液から余分な不要な物質を取り除く受動的な生物学的システムであり、体内の化学的恒常性を維持し、身体への損傷を防ぐのに役立ちます。排泄系の二重の機能は、代謝の老廃物を除去することと、液体および気体の状態で使用済みおよび分解された成分を体から排出することです。ヒトやその他の羊膜類（哺乳類、鳥類、爬虫類）では、これらの物質のほとんどは尿として、またある程度は呼気として体外に排出されますが、哺乳類は発汗によっても排出します。
排泄系の一部とみなされるのは、排泄に特化した器官のみです。狭義には、この用語は泌尿器系を指します。しかし、排泄には表面的な関連性しかない複数の機能が関わっているため、解剖学的構造や機能に関するより正式な分類では通常用いられません。
ほとんどの健康な臓器は代謝老廃物やその他の老廃物を生成するため、生物全体はこれらのシステムの機能に依存している。これらのシステムのうち1つ以上が機能不全に陥ると、例えば腎不全のように、深刻な健康状態となる。
腎臓は、腹腔内の脊柱の両側に位置する、豆のような形をした大きな臓器です。人間には2つの腎臓があり、腎動脈から血液が供給されています。腎臓は、尿素などの窒素性老廃物、塩分、余分な水分を血液から除去し、尿として体外に排出します。これは、腎臓にある数百万個のネフロンによって行われます。腎静脈は、濾過された血液を腎臓から運び出します。尿は、腎臓から尿管を通って膀胱に送られ、排尿時に尿道を通って体外に排出されます。
腎臓の主な機能は、尿を生成することによって血液から老廃物を除去することです。腎臓は以下のようないくつかの恒常性維持機能も担っています。
腎臓はこの働きをネフロンという組織を使って行います。各腎臓には100万個以上のネフロンがあり、これらのネフロンは腎臓内部のフィルターとして機能します。腎臓は必要な物質と老廃物をろ過します。必要な物質は血液中に戻り、不要な物質は尿となって尿道から体外に排出されます。
場合によっては、過剰な老廃物が結晶化して腎結石となることがあります。結石は大きくなり、痛みを伴う刺激物となり、手術や超音波治療が必要になる場合があります。中には、尿道に押し込まれるほど小さな結石もあります。
尿管は、腎臓から膀胱へ尿を運ぶ筋肉質の管です。成人では、尿管の長さは通常25～30 cm (10～12インチ)です。ヒトでは、尿管は各腎臓の内側にある腎盂から始まり、大腰筋の前を通って膀胱に向かって下降します。尿管は、腸骨動脈の分岐部付近で骨盤縁を横切ります (尿管はその上を通ります)。この「腎盂尿管接合部」は、腎結石が詰まりやすい部位です(もう 1 つは尿管膀胱弁です)。尿管は骨盤の側壁を後方に走ります。その後、前方内側に湾曲して、膀胱尿管接合部で膀胱の背面から膀胱に入り、膀胱壁内を数センチメートル走ります。尿の逆流は、尿管膀胱弁と呼ばれる弁によって防がれています。女性の場合、尿管は子宮間膜を通って膀胱へと繋がっています。
膀胱は、腎臓から尿を貯める器官です。中空の筋肉質の伸縮性のある（または弾力性のある）器官で、骨盤底に位置しています。尿は尿管を通って膀胱に入り、排尿時に尿道を通って体外に排出されます。
発生学的に、膀胱は尿生殖洞から発生し、最初は尿膜と連続しています。男性では、膀胱底は直腸と恥骨結合の間にあります。前立腺より上方に位置し、直腸膀胱窩によって直腸から隔てられています。女性では、膀胱は子宮より下方、膣より前方に位置します。膀胱子宮窩によって子宮から隔てられています。乳幼児では、膀胱は空の状態でも腹腔内にあります。
尿道は、膀胱から尿を体外へ、陰茎または外陰前庭を通して運ぶ管である。胎盤を持つ哺乳類では、尿道は射精時に精液を陰茎を通して体外へ運ぶ役割も担っている。
大腸の主な機能は、食物粒子を体内に運び、消化できない部分を反対側から排出することですが、体全体から老廃物も収集します。哺乳類の排泄物の典型的な茶色は、正常なヘム異化の分解産物であるビリルビンによるものです。[ 1 ]大腸の下部では、残りの使用可能な水分も抽出され、固形廃棄物が除去されます。人間の大腸は約3メートルの長さで、管を通して老廃物を運び、排泄します。
肝臓は、体内に侵入した化学物質、毒物、その他の有害物質を解毒・分解します。例えば、魚類、両生類、哺乳類では、肝臓はアンモニア（有毒物質）を尿素に、鳥類や爬虫類では尿酸に変換します。尿素は腎臓で濾過されて尿として排出されるか、魚類やオタマジャクシでは鰓を通して濾過されます。尿酸はペースト状で、半固形の老廃物（鳥類の糞の「白い部分」）として排出されます。肝臓は胆汁も生成し、体は胆汁を使って脂肪を分解し、利用可能な脂肪と利用できない老廃物に分けます。
無脊椎動物には肝臓がないが、昆虫などの陸生動物の多くは、肝臓と同様の機能を果たす盲腸を複数持っている。海洋無脊椎動物は、通常、皮膚を通して拡散によってアンモニアを直接排出できるため、肝臓によるアンモニア変換を必要としない。
皮膚の汗腺は汗と呼ばれる液体老廃物を分泌しますが、その主な機能は体温調節とフェロモンの放出です。そのため、排泄系の一部としての役割は最小限です。発汗は体内の塩分濃度を維持する役割も果たします。
哺乳類は全身の皮膚にある汗腺から汗を分泌します。汗は塩分によって蒸発し、体温が高いときに体を冷やすのに役立ちます。両生類の肺は非常に単純で、他の四足動物のように息を吐き出すための必要な手段がありません。そのため、湿った鱗のない皮膚は、血液から二酸化炭素を取り除くのに不可欠であり、また、水中に潜ったときに拡散によって尿素を排出することも可能にします。[ 2 ]
小型の海洋無脊椎動物では、皮膚が最も重要な排泄器官です。これは特に、体腔を持たない刺胞動物、扁形動物、紐形動物などの無体腔動物群に当てはまります。これらの動物には体腔がなく、したがってネフロンによって排出または浄化される体液がないため、無体腔動物は糸状（紐形動物）、扁形（扁形動物）、またはゼラチン状の非細胞性内部を薄い細胞層で覆った構造（刺胞動物）をしています。[ 3 ]
汗腺と同様に、エクリン腺は体から余分な水分を排出する働きをします。エクリン腺の大部分は額、足の裏、手のひらに集中していますが、体全体に分布しています。エクリン腺は体温調節を助けます。皮膚にあるエクリン腺は哺乳類特有のものです。
エクリン腺からの汗の分泌は、人間の体温調節において大きな役割を果たしています。体温調節は、発熱や運動など、体温が恒常温度から外れるような場合に非常に重要です。[ 4 ]これらの腺は合わせて腎臓1個分ほどの大きさで、1日に最大10リットルもの汗をかくことがあります。2つの機能は、アセチルコリンに反応して濾液を分泌することと、水分が過剰にある場合に導管付近でナトリウムを再吸収して汗が皮膚表面に現れるようにすることです。[ 5 ]
エクリン汗腺は、毛穴、導管、腺の3つの部分から構成されています。毛穴は皮膚の最外層を貫通する部分で、通常直径は5～10マイクロメートルです。導管は、真皮細胞と表皮をつなぐ汗腺の部分です。2層の細胞から構成され、直径は10～20マイクロメートルです。腺は実際に分泌を行う部分で、真皮の奥深くに位置しています。腺を構成する細胞は導管細胞よりも大きく、内腔の直径は約20マイクロメートルです。[ 6 ]
胆汁は肝臓で生成された後、胆嚢に貯蔵されます。その後、小腸に分泌され、石鹸のように脂肪を乳化する働きをします。胆汁には老廃物であるビリルビンも含まれています。
胆汁酸塩は、胃からの脂肪吸収に関与するため、体にとって有用な老廃物とみなすことができます。胆汁酸塩は肝臓から排出され、血流とともに、排出される肝臓の形状形成を助けます。例えば、胆汁排出が阻害されると、肝臓のその部分は萎縮してしまいます。
胆道閉塞は通常、腫瘍などの塊が胆管を塞ぐことによって起こります。その結果は、閉塞部位と閉塞期間によって異なります。胆汁酸による刺激で胆管に炎症が生じ、感染症を引き起こす可能性があります。胆管が破裂すると、非常に外傷的で、致命的になることもあります。[ 7 ]
腎臓内では、血液はまず輸入動脈を通って糸球体と呼ばれる毛細血管群に流れ込み、ボーマン嚢に集められます。ボーマン嚢は血液から主に栄養分と老廃物を濾過します。濾過後、血液は必要な栄養素を再び取り込むために戻り、老廃物は集合管、腎盂、尿管へと流れ、最終的に膀胱を通して体外に排出されます。
科学的には、腎結石または腎石、あるいはより一般的には「腎臓結石」と呼ばれる塊は、様々な形、大きさ、質感を持つ結晶の固形塊であり、片方または両方の腎臓内に存在する可能性があります。[ 8 ]腎臓結石は、尿中を通過する物質の濃度と、それらを溶解するはずの物質とのバランスが崩れたときに形成されます。物質が適切に溶解されないと、蓄積して腎臓結石を形成する可能性があります。これらの結石は、通常尿中で溶解する物質であるカルシウム、シスチン、シュウ酸塩、尿酸などの物質で構成されていることが最も一般的です。これらが正しく溶解せず、さらに蓄積すると、尿路に詰まり、この場合、通常は尿中を通過するのに十分な大きさになります。しかし、極端な状況では、これらの結石は、腎臓と膀胱をつなぐ尿管と呼ばれる管内に詰まる可能性があります。この場合、結石は非常に大きくなり、激しい痛みや出血を引き起こし、場合によっては尿の流れを阻害する可能性もあります。[ 9 ]これらは男性にも女性にも起こり、研究によると、アメリカでは男性の約12%、女性の約8%が生涯のうちに腎結石を発症するとされています。[ 10 ]
腎結石が大きすぎて自然に排出されないような極端な状況では、患者は除去を希望することがあります。腎結石の除去を伴うこれらの治療のほとんどは、泌尿器系の臓器を専門とする医師である泌尿器科医によって行われます。[ 11 ]一般的な除去方法は、体外衝撃波結石破砕術です。これは、泌尿器科医がレーザーで腎結石を小さな破片に砕き、これらの破片が通常の腎結石の場合と同様に尿とともに自然に排出されるようにします。より大きく深刻なケースでは、膀胱鏡検査、尿管鏡検査、または経皮的腎結石破砕術が必要になる場合があります。これらの検査では、医師は観察器具またはカメラを使用して結石の位置を確認し、その大きさや状況に基づいて、外科的除去を続けるか、体外衝撃波結石破砕術を使用するかを選択します。腎結石が正常に除去されたら、泌尿器科医は通常、将来の再発を防ぐための薬を提案します。[ 8 ]
腎盂腎炎は、細菌が尿路から体内に侵入したときに起こる尿路感染症の一種です。腎実質、腎杯、腎盂に炎症を引き起こします。 [ 12 ]腎盂腎炎には、急性、慢性、黄色肉芽腫性の3つの主要な分類があります。
急性腎盂腎炎では、患者は高熱、腹痛、排尿時の痛みを経験します。急性腎盂腎炎の治療は抗生物質によって行われ、異常を発見し再発を防ぐために広範な泌尿器科的検査が行われます。[ 13 ]
慢性腎盂腎炎では、患者は持続的な腹痛と側腹部痛、高熱、食欲不振、体重減少、尿路症状、血尿を経験します。慢性腎盂腎炎は、再発性の腎臓感染症によって腎実質の瘢痕化を引き起こすこともあります。[ 14 ]
黄色肉芽腫性腎盂腎炎は、慢性腎盂腎炎のまれな形態です。腎臓の重度の破壊を引き起こし、肉芽腫性膿瘍の形成を招きます。黄色肉芽腫性腎盂腎炎に感染した患者は、再発性の発熱、貧血、腎結石、および罹患した腎臓の機能喪失を経験します。[ 14 ]
腎盂腎炎が疑われる患者には、尿培養検査と抗生物質感受性検査が実施されます。腎盂腎炎のほとんどは細菌感染が原因であるため、抗生物質が一般的な治療選択肢となります。感染菌の種類と抗生物質感受性プロファイルに応じて、治療にはフルオロキノロン、セファロスポリン、アミノグリコシド、またはトリメトプリムが単独または組み合わせて使用される場合があります。[ 15 ]黄色肉芽腫性腎盂腎炎の患者の場合、治療には抗生物質と手術が含まれる場合があります。腎摘出術は、黄色肉芽腫性腎盂腎炎の症例の大部分で最も一般的な外科的治療です。[ 14 ]
男性では、10,000人あたり約2～3人が外来で治療を受け、10,000人に1人が入院を必要とする。女性では、10,000人あたり約12～13人が外来で治療を受け、3～4人が入院する。[ 16 ]黄色肉芽腫性腎盂腎炎に最も多く罹患する年齢層は中年女性である。[ 17 ]乳幼児や高齢者も、ホルモンや解剖学的変化のためにリスクが高い。[ 18 ]