Virtsa
Virtsa () on eläinkuntaan kuuluvan eliön muodostamaa nestemäistä kuona-ainetta. Virtsa erittyy munuaisissa, jotka suodattavat verta. Verestä suodatettua ainetta kulkeutuu virtsajohtimia pitkin virtsarakkoon, jonka tarpeeksi täytyttyä eliö, myös ihminen, alkaa tuntea virtsaamisen tarvetta. Virtsa poistuu rakosta virtsaputkea pitkin ulos elimistöstä.
Elimistössä kiertää jatkuvasti monia litroja nestettä, josta munuaiset suodattavat vuorokauden aikana 180 litraa alkuvirtsaa. Suurin osa nesteestä ja ainesosista imeytyy kuitenkin takaisin, sillä lopullinen virtsamäärä on vain noin 0,5–2,5 litraa vuorokaudessa. Virtsa on vaaleampaa, jos kehon nestemäärä on suuri ja tummempaa, jos se on pieni. Kuivuuteen sopeutuneilla eläinlajeilla virtsa voi olla erittäin väkevää.
Ihminen tuottaa keskimäärin 500 litraa virtsaa vuodessa eli vuorokautta kohti 1–2 litraa. Virtsasta on 95 prosenttia vettä ja 2,5 prosenttia virtsa-ainetta eli ureaa, joka on suurina määrinä myrkyllistä. Loput 2,5 prosenttia virtsasta on erilaisia mineraaleja kuten magnesiumia ja kalsiumia. Virtsa sisältää myös virtsahappoa, hippuurihappoa, urobiliiniä sekä fosfori- ja rikkihappoa. Virtsa ei ole myrkyllistä, kuten monissa kulttuureissa uskotaan, mutta nautittuna se saattaa suurina annoksina olla haitallista. Virtsan pH-arvo vaihtelee 4,5:n ja 8:n välillä; normaalisti se on hieman happaman puolella. Voimakkaasti hapan tai emäksinen virtsa on merkki sairaudesta.
Virtsa saattaa muuttua tahmeaksi sokeriliemeksi, jos henkilö sairastaa hoitamatonta diabetesta, jolloin sokeria pääsee virtsaan.
Virtsa muodostuu hiussuonikeräsissä, jotka ovat kahden valtimon välissä ja joissa on lähes sama paine kuin suurissa valtimoissa. Paine puristaa ja suodattaa kapillaarien seinämien läpi keräsen koteloon plasmasuodosta eli primaarivirtsaa. Aineosien suhde on siinä plasman suurimolekyylisiä valkuaisaineita lukuun ottamatta suunnilleen sama kuin plasmassa. Verisolut ja suurin osa plasman proteiineista jäävät verisuoniin. Vuorokauden aikana proteiiniakin silti siirtyy suodokseen yhteensä kolmisenkymmentä grammaa.
Glomerulussuodoksen määrä on vuorokaudessa noin 160 litraa, mutta siitä imeytyy takaisin niin paljon, että vain 0,5–2 litraa erittyy lopullisesti virtsana. Glomerulusten suodatustoiminta on verenpaineesta riippuvaista. Jos suurien valtimoiden paine šokissa laskee noin 60 mmHg:iin, lakkaa virtsaneritys glomerulusten filtraatiotoiminnan loppumisen takia.
Glomerulussuodos siirtyy keräsestä proksimaaliseen tubulukseen. Tubuluksen verisuonituksesta huolehtii munuaiskeräsestä lähtevä "vas efferens". Sen sisältämä veri on luovuttanut glomerulussuodokseen vettä ja tähän liuenneita pienimolekyylisiä aineita ja väkevöitynyt siksi erittäin suuresti. Nyt siihen imeytyy takaisin eli reabsorboituu hyvin suuri osa samoista aineista, jotka poistuivat verestä glomeruluksessa. Esimerkiksi vedestä imeytyy proksimaalisen tubuluksen alueella takaisin 75-85 %. Samoin imeytyy takaisin natrium-, kalium-, kloridi- ja fosfaatti-ioneja. Osittain aktiivisen, osittain passiivisen imeytymisen johdosta suodoksesta siirtyy vereen myös glukoosia, aminohappoja ja useita muita orgaanisia aineita. Proteiinimolekyylit poistuvat suodoksesta tubulussolujen pinosytoimina.
Munuaisten kyky säädellä virtsan väkevyyttä perustuu Henlen lingon ja kokoojaputken toimintaan. Henlen lingon nousevan osan seinämäsolut siirtävät natriumioneja aktiivisesti tubuluksesta kudosnesteeseen. Kloridi-ioni seuraa passiivisesti natriumia. Vettä sen sijaan nousevan osan seinämä läpäisee huonosti. Kudosnesteeseen näin tuleva natriumkloridi siirtyy suureksi osaksi takaisin tubulukseen Henlen lingon laskevan osan seinämien läpi. Se saattaa kiertää useita kertoja tubuluksen laskevasta osasta nousevaan ja kudosnesteen kautta takaisin. Munuaisten ydinkerroksessa, jossa Henlen lingon mutka sijaitsee, natriumkloridipitoisuus ja siten myös osmoottinen paine on sekä tubuluksen sisällä että sen ulkopuolella moninkertainen kuorikerrokseen verrattuna. Henlen lingon nousevan osan sisällä osmoottinen paine pienenee lähestyttäessä munuaisen kuorikerrosta, koska natriumkloridia poistuu ja vesi jää jäljelle. Distaalisen kiemuratiehyen alussa virtsa onkin hyvin laimeaa. Se väkevöityy uudestaan distaalisessa kiemuratiehyessä ja kokoojaputkessa, jossa vettä poistuu seinämien läpi kudosten korkeamman osmoottisen paineen imemänä. Edellytyksenä on aivolisäkkeen takalohkon antidiureettisen hormonin eli ADH:n vaikutus, sillä vain ADH:n läsnä ollessa distaalisen kiemuratiehyen ja kokoojaputken seinämät läpäisevät mainittavasti vettä. ADH:n puutteessa vesi ei pääse seinämien läpi, joten virtsa pysyy runsaana ja laimeana. Diabetes insipidus -taudissa, joka johtuu ADH:n vajauksesta, voi vuorokaudessa erittyä jopa 20 litraa hyvin laimeaa virtsaa.
Distaalinen tubulus osallistuu natrium-kalium-tasapainon ja happo-emäs-tasapainon ylläpitoon. Sen solut voivat vaihtaa suodoksen natriumioneja solunsisäisiin kaliumioneihin tai vetyioneihin. Distaalinen tubulussolukko kykenee lisäksi muodostamaan ammoniakkia glutamiinista ja eräistä muista aminohapoista. Ammoniakista muodostuneet ammoniumionit neutraloivat happoja ja säästävät näin elimistöön natrium- ja kaliumioneja, joita muuten kuluisi virtsan happojen neutraloimiseen. Munuaistubuluksen solut kykenevät erittämään aktiivisesti muitakin yhdisteitä. Niinpä jotkin elimistölle vieraat aineet poistuvat sekä glomerulusten että tubulusten kautta (penisilliini, virtsateiden kuvauksessa käytettävät röntgenvarjoaineet).
Virtsan määrä vaihtelee suuresti henkilön koon ja iän, nautitun ruuan ja juoman laadun ja määrän, hikoilun sekä vuorokaudenajan mukaan. Yleensä virtsaa erittyy täysikasvuisella ihmisellä 0,5–2 litraa vuorokaudessa. Eritys on voimakkainta iltapäivällä ja vähäisintä aamuyöllä. Virtsan vuorokautisen määrän väheneminen alle 500 millilitraan paastoavalla henkilöllä tai alle 700 millilitraan normaalisti syövällä henkilöllä merkitsee kuona-aineiden kasautumista ruumiiseen; kuona-aineet voivat näet erittyä vain kohtalaisen suuriin nestemääriin liuenneina.
Toisin kuin uloste, tuore (pilaantumaton) virtsa ei ole myrkyllistä. Sen juominen ei ole vaarallista, ja jotkut, jotka ovat olleet tilanteessa, jossa muuten ei ole ollut vettä saatavilla, ovat selviytyneet hengissä juomalla virtsaansa. Kuitenkin virtsa on epämiellyttävää ja pahanmakuista juotavaa. Ainakin avaruusaluksissa suodatetaan virtsaa siten, että virtsa-aine eli urea poistetaan ja jäljelle jää vesi, jonka miehistön jäsenet juovat.
Virtsan ominaispaino vaihtelee ääritapauksissa 1,001:stä 1,050:aan. Yleensä se kuitenkin on 1,010–1,025. Tilasta, jossa munuaiset eivät kykene laimentamaan ja väkevöimään virtsaa, käytetään nimitystä "isostenuria". Sen vallitessa virtsan ominaispaino pysyy 1,010:na nautitusta nestemäärästä riippumatta. Isostenuria on merkki munuaisten reservien loppumisesta.
Virtsan pH on riippuvainen siitä, miten runsaasti nautitusta ravinnosta muodostuu poistettavia happamia tai emäksisiä aineenvaihduntatuotteita. Normaalia sekaravintoa nautittaessa muodostuu happamia aineenvaihduntatuotteita enemmän kuin emäksisiä. Virtsa onkin tavallisesti hieman hapanta (pH noin 6). Tarpeen vaatiessa virtsan pH voi kuitenkin vaihdella 4,6:sta 8,2:een. Koska yhden pH-asteen lasku tarkoittaa vetyionikonsentraation kasvamista kymmenkertaiseksi, tämä merkitsee sitä, että virtsan vetyionien määrä voi vaihdella monituhatkertaisesti.
Virtsan keltainen väri johtuu pääsiassa eräistä urobiliiniyhdisteistä (urokromeista). Värisävy voi joskus olla osviittana tautia diagnosoitaessa (verenvuoto), mutta yleensä sillä ei ole paljoakaan käytännön merkitystä. Virtsan väri muuttuu jo lyhyessäkin säilytysajassa. Virtsa myös helposti samenee sitä säilytettäessä joko siksi, että bakteerit lisääntyvät siinä tai siksi, että jotkin aineet saostuvat.
Virtsasta on yleensä noin 95 prosenttia vettä. Jäljelle jäävistä kiinteistä aineista on yli puolet (15–30 g/vrk) virtsa-ainetta eli ureaa. Jonkin verran erittyy myös muita typpipitoisia kuona-aineita (kreatiniinia 1–3 g, virtsahappoa 0,5–1 g ja ammoniumioneja 0,5–1 g vuorokaudessa. Natriumioneja erittyy keskimäärin 2–5 g, kalium-ioneja 1–3 g, kalsiumia 0,1–0,3 g, kloridi-ioneja 4–9 g sekä fosforia, lähinnä epäorgaanisina fosfaatteina, gramman verran vuorokaudessa.
Virtsan eritykseen saattaa liittyä erilaisia ongelmia. Virtsaamishäiriöt ovat erittäin tavallisia varsinkin ikäihmisillä: valtaosa yli 60-vuotiaista miehistä kärsii jonkintyyppisestä virtsanerityksen ongelmasta.
Mahdollisia ongelmia ovat muiden muassa virtsankarkailu (inkontinenssi), virtsattaessa koettava kipu, virtsakivitauti, heikentynyt virtsasuihku, tihentynyt virtsaamisen tarve ja virtsan jälkitiputtelu. Virtsankarkailu on yleinen vaiva: se koskettaa noin viittä prosenttia suomalaisista. 25–69-vuotiaista naisista siitä kärsii jopa 19 prosenttia. Heillä sen aiheuttajia ovat esimerkiksi synnytys, raskaus, vaihdevuodet ja jatkuvat virtsatietulehdukset.
Virtsaamishäiriöiden muita taustatekijöitä saattavat olla esimerkiksi virtsarakon toimintahäiriö, virtsaputkitulehdus, virtsarakkotulehdus, diabetes, Parkinsonin tauti, dementia, ongelmat sydämessä ja verisuonissa, kasvain sekä miehillä eturauhasvaivat.
Virtsa on erittäin käyttökelpoinen typen lähde kasveja lannoitettaessa. Maataloudessa kotieläinten virtsa pyritään keräämään virtsakaivoon, mistä se kuljetetaan säiliöperävaunulla pellolle ravinteeksi. Nykyaikaisessa lietelantalassa uloste ja virtsa sekoittuvat, ja saadaan entistä monipuolisempaa ravintoa pellolle. Myös ihmiset tuottavat päivittäin kasveille hyödyllisiä ravinteita, kuten typpeä ja fosforia virtsan mukana. Suomessa ravinteet päätyvät usein jätevedenpuhdistuslaitoksille, jossa ne muuntuvat osittain kasveille huonosti käyttökelpoiseen muotoon. Ihmisten tuottamien ravinteiden hyötykäyttöä on tutkittu paljon maailmalla ja virtsa on todettu lannoiteteholtaan käyttökelpoiseksi lannoitteeksi. Myös Suomessa virtsan lannoitekäyttöä on tutkittu mm. BIOUREA-hankkeessa, jossa virtsa todettiin keinolannoitteisiin verrattuna vähintään yhtä tehokkaaksi lannoitteksi. Huolenaiheena virtsan lannoitekäytössä ovat edelleen erilaiset haitta-aineet, kuten lääkeainejäämät. Ihmisten käyttämät lääkkeet erittyvät suureksi osaksi virtsan mukana ja tietoa niiden päättymisestä takaisin ruokaketjuun ei vielä ole tarpeeksi tietoa.
Useat eläimet merkitsevät reviirinsä tai kulkureittinsä virtsaamalla. Räkättirastas puolustaa pesäänsä ja poikasiaan esimerkiksi ihmisen tunkeiluja vastaan virtsasta ja ulosteesta muodostuvilla "pommeilla".