สรีรวิทยาและการควบคุมการถ่ายปัสสาวะโดยระบบประสาท

การถ่ายปัสสาวะ หรือการขับปัสสาวะ คือกระบวนการทำงานร่วมกันของการขับปัสสาวะออกจากกระเพาะปัสสาวะ ซึ่งถูกควบคุมโดยระบบประสาทที่ทำหน้าที่คล้ายสวิตช์ โดยจะกักเก็บปัสสาวะไว้ในระยะกักเก็บ และกระตุ้นให้เกิดการหดตัวของกระเพาะปัสสาวะอย่างต่อเนื่องและสมบูรณ์ พร้อมกับการคลายตัวของทางออกปัสสาวะพร้อมกันในระหว่างการขับปัสสาวะ หัวข้อนี้จะอธิบายสรีรวิทยาของวงจรการกักเก็บและการขับปัสสาวะ รวมถึงวงจรไขสันหลังและวงจรเหนือไขสันหลังที่ควบคุมกระบวนการนี้

Definition

การถ่ายปัสสาวะเป็นกระบวนการทางสรีรวิทยาของการขับปัสสาวะ ซึ่งสวิตช์ของระบบประสาทจะเปลี่ยนระบบทางเดินปัสสาวะส่วนล่างจากสถานะการกักเก็บ โดยที่กระเพาะปัสสาวะผ่อนคลายและทางออกปิด ไปสู่สถานะการขับปัสสาวะ โดยมีการหดตัวของกล้ามเนื้อดีทรูเซอร์อย่างต่อเนื่องและการคลายตัวของหูรูดท่อปัสสาวะที่ประสานกัน ทำให้เกิดการขับปัสสาวะออกจากกระเพาะปัสสาวะที่สมบูรณ์และควบคุมได้

Scope

เนื้อหานี้ครอบคลุมระยะการกักเก็บและระยะการขับปัสสาวะ เส้นประสาทรับความรู้สึกของกระเพาะปัสสาวะที่ส่งสัญญาณความเต็ม เส้นทางรีเฟล็กซ์ของไขสันหลัง ศูนย์ควบคุมการถ่ายปัสสาวะในพอนส์และการควบคุมโดยศูนย์ที่สูงขึ้น รวมถึงการประสานงานระหว่างการหดตัวของกล้ามเนื้อดีทรูเซอร์และการคลายตัวของหูรูด เนื้อหานี้เป็นสรีรวิทยาอ้างอิงและไม่ใช่แนวทางในการวินิจฉัยหรือรักษาความผิดปกติของการขับปัสสาวะ

Core questions

• ระบบประสาทเปลี่ยนระบบทางเดินปัสสาวะส่วนล่างระหว่างการกักเก็บและการขับปัสสาวะได้อย่างไร?
• ศูนย์ควบคุมการถ่ายปัสสาวะในพอนส์มีบทบาทอย่างไรในการประสานงานการขับปัสสาวะ?
• การหดตัวของกล้ามเนื้อดีทรูเซอร์และการคลายตัวของหูรูดประสานกันอย่างไรในระหว่างการขับปัสสาวะ?
• ศูนย์สมองส่วนบนควบคุมการถ่ายปัสสาวะโดยสมัครใจได้อย่างไร?

Key concepts

• ระยะกักเก็บและระยะขับปัสสาวะ
• รีเฟล็กซ์การถ่ายปัสสาวะ
• ศูนย์ควบคุมการถ่ายปัสสาวะในพอนส์ (นิวเคลียสของ Barrington)
• เส้นทางสปิโนบัลโบสปินัล
• การประสานงานของกล้ามเนื้อดีทรูเซอร์และหูรูด
• เส้นประสาทรับความรู้สึกของกระเพาะปัสสาวะและความรู้สึกเต็ม
• การควบคุมโดยสมัครใจจากส่วนเหนือไขสันหลัง (เปลือกสมอง)

Mechanisms

ในระหว่างการกักเก็บปัสสาวะ กิจกรรมของเส้นประสาทรับความรู้สึกของกระเพาะปัสสาวะในระดับต่ำจะถูกประมวลผลโดยไม่กระตุ้นให้เกิดการขับปัสสาวะ และรีเฟล็กซ์ของไขสันหลังจะคงการปิดของหูรูดไว้ (รีเฟล็กซ์ป้องกัน) เมื่อกระเพาะปัสสาวะใกล้ถึงความจุและเหมาะสมที่จะขับปัสสาวะ สัญญาณรับความรู้สึกที่เข้มข้นขึ้นจะส่งไปถึงพอนส์ผ่านทางเส้นทางสปิโนบัลโบสปินัล (spinobulbospinal pathway) และศูนย์ควบคุมการถ่ายปัสสาวะในพอนส์จะทำหน้าที่เป็นสวิตช์เปิด/ปิด: โดยจะกระตุ้นการไหลออกของระบบประสาทพาราซิมพาเทติกเพื่อขับเคลื่อนการหดตัวของกล้ามเนื้อดีทรูเซอร์อย่างต่อเนื่อง ในขณะเดียวกันก็ยับยั้งเส้นทางที่ทำให้หูรูดปิดอยู่ ทำให้เกิดการคลายตัวของทางออกปัสสาวะที่ประสานกัน บริเวณสมองส่วนบน รวมถึงบริเวณรอบท่อสมอง (periaqueductal grey) และบริเวณสมองส่วนหน้า/เปลือกสมอง จะควบคุมสวิตช์นี้เพื่อให้การขับปัสสาวะเริ่มต้นขึ้นโดยสมัครใจและในเวลาที่เหมาะสมทางสังคม ลักษณะการทำงานแบบสลับกันทั้งหมดหรือไม่มีเลยของสวิตช์นี้ทำให้มั่นใจได้ว่าการขับปัสสาวะจะต่อเนื่องและสมบูรณ์ แทนที่จะเป็นแบบแบ่งส่วน

Clinical relevance

แบบจำลองการควบคุมการถ่ายปัสสาวะโดยระบบประสาทเป็นพื้นฐานของการจัดประเภทเชิงแนวคิดของความผิดปกติของการขับปัสสาวะและการตีความการประสานงานของกล้ามเนื้อดีทรูเซอร์และหูรูดในการตรวจปัสสาวะพลวัต (urodynamics) เนื้อหานี้เป็นสรีรวิทยาอ้างอิงที่ใช้เป็นกรอบในการให้เหตุผลทางคลินิก และไม่ได้ให้คำแนะนำในการวินิจฉัยหรือการรักษาสำหรับบุคคลใดบุคคลหนึ่ง

History

การทดลองของ Frederick Barrington ในช่วงต้นศตวรรษที่ 20 ได้ระบุตำแหน่งของบริเวณในพอนส์ที่มีความสำคัญต่อการขับปัสสาวะ ซึ่งปัจจุบันมักเรียกว่านิวเคลียสของ Barrington หรือศูนย์ควบคุมการถ่ายปัสสาวะในพอนส์ งานวิจัยต่อมาโดย de Groat, Fowler, Griffiths และคนอื่นๆ ได้ทำแผนที่รีเฟล็กซ์สปิโนบัลโบสปินัล บทบาทของศูนย์ที่สูงขึ้นในการควบคุมโดยสมัครใจ และการจัดระเบียบแบบสวิตช์ของการเปลี่ยนผ่านระหว่างการกักเก็บและการขับปัสสาวะ ซึ่งเป็นการสร้างแบบจำลองที่ทันสมัยของการควบคุมการถ่ายปัสสาวะ

Key figures

• Clare J. Fowler
• William C. de Groat
• Frederick Barrington
• Derek Griffiths

Seminal works

• fowler-2008
• degroat-2014

Frequently asked questions

ศูนย์ควบคุมการถ่ายปัสสาวะในพอนส์คืออะไร?

เป็นบริเวณในพอนส์ (หรือที่เรียกว่านิวเคลียสของ Barrington) ที่ทำหน้าที่เป็นสวิตช์ประสานงานการขับปัสสาวะ โดยกระตุ้นการหดตัวของกล้ามเนื้อดีทรูเซอร์อย่างต่อเนื่องในขณะที่อนุญาตให้หูรูดท่อปัสสาวะคลายตัว

ระยะการกักเก็บและการขับปัสสาวะถูกควบคุมอย่างไร?

ในระหว่างการกักเก็บ รีเฟล็กซ์ของไขสันหลังจะทำให้ทางออกปิดและกระเพาะปัสสาวะผ่อนคลาย ในระหว่างการขับปัสสาวะ ศูนย์ควบคุมการถ่ายปัสสาวะในพอนส์จะเปิดการหดตัวของกล้ามเนื้อดีทรูเซอร์ที่ขับเคลื่อนโดยระบบประสาทพาราซิมพาเทติก พร้อมกับการคลายตัวของหูรูดที่ประสานกัน ภายใต้การควบคุมโดยสมัครใจจากศูนย์สมองส่วนบน