background image

Urinary  System  

Prof. Dr. Malak A. Al-yawer 


background image

 

Learning Objectives 

 

At the end of this lecture, the medical student will be able to:  
 Explain the  following statement “ the genital and urinary systems 

are intimately interwoven embryologically  and anatomically”  

  Identify the three stages of kidney development and give 

characteristics of each of the stages 

  List the adult derivatives of the embryonic structures of each of 

the early kidney stages 

 Describe the ascent of the kidneys including changes to arterial 

blood supply 

 List the three components of the uro-genital sinus and describe 

their adult derivatives 

 Explain the formation of the urinary bladder proper 
 List some clinical correlates  


background image

 

Urogenital System 

  

can be divided into two 

entirely different 
components:  

1.

 

Urinary system 

2.  Genital system  

 


background image

Embryologically and anatomically, they are 

intimately interwoven

  

      Both systems 
    (a) 

develop from

 intermediate mesoderm (uro 

genital ridge): a common mesodermal ridge along 
the posterior wall of the abdominal cavity    

 
      (b) initially the excretory ducts of both systems 

enter a common cavity, the cloaca


background image

 

Kidney Systems 

 

 Three slightly overlapping kidney systems are formed in a 

cranial to caudal sequence during intrauterine life in humans: 

(a) pronephros: rudimentary and nonfunctional 
(b) mesonephros : may function for a short time during the early 
fetal period 
(c) metanephros: forms the permanent kidney. 


background image

Pronephros 

 

• At the beginning of the 4

th

 week, the 

pronephros is represented by 7 to 10 

solid cell groups in the cervical region, 

nephrotomes, that regress before 

more caudal ones are formed. 

• The pronephric ducts run caudally and 

open into the cloaca  

• By the end of the 4

th

 week, the 

pronephroi soon degenerate; however, 

most of the length of the pronephric 

ducts persists and is used by the next 

set of kidneys.  


background image

Mesonephros  

• The mesonephros and 

mesonephric ducts are derived 
from intermediate mesoderm 
from upper thoracic to upper 
lumbar (L3) segments. 
 


background image

      Mesonephros –Urogenital ridge 

 
 
 

• In the middle of the second month 

the mesonephros forms a large 
ovoid organ on each side of the 
midline. 

• Since the developing gonad is on 

its medial side, the ridge formed 
by both organs is known as the 
Urogenital ridge


background image

Mesonephros 

• During regression of the 

pronephric system, the first 
excretory tubules of the 
mesonephros appear. They 
lengthen rapidly, form an S-
shaped loop, and acquire a tuft 
of capillaries that will form a 
glomerulus at their medial 
extremity. 

•  Around the glomerulus the 

tubules form Bowman's capsule, 
and together these structures 
constitute a renal corpuscle.  

 


background image

Mesonephrons  

• Laterally, the tubule enters the 

longitudinal collecting duct 
known as the mesonephric or 
wolffian duct.   

• By the end of the second month, 

the majority of excretory tubules 
have disappeared. 

• In the male, a few of the caudal 

tubules and the mesonephric 
duct persist and participate in 
formation of the conduit for 
sperm from the testes to the 
urethra. In the female, these 
ducts regress.  
 

 


background image

Metanephros  

• appears in the 5

th

  week.  

• develops from the lower lumber 

and  sacral portions  of the 
nephrogenic cord  

• Its excretory units develop in the 

same manner as in the 
mesonephric system.  

• The development of the duct 

system differs from that of the 
other kidney systems.  


background image

Collecting System 

• Collecting ducts of the 

permanent kidney develop 

from the ureteric bud ( an 

outgrowth of the mesonephric 

duct close to its entrance to 

the cloaca ). 

•  The bud penetrates the 

metanephric tissue, which is 

molded over its distal end as a 

cap. 

•  Subsequently the bud dilates, 

forming the primitive renal 

pelvis, and splits into cranial 

and caudal portions, the 

future major calyces  


background image

• Each calyx forms two new buds which continue to subdivide until 

12 or more generations of tubules have formed.  

• The tubules of the second order enlarge and absorb those of the 

third and fourth generations, forming the minor calyces of the renal 

pelvis.  

• During further development, collecting tubules of the fifth and 

successive generations elongate considerably and converge on the 

minor calyx, forming the renal pyramid 

•  The ureteric bud gives rise to the ureter, the renal pelvis, the major 

and minor calyces, and approximately 1 to 3 million collecting 

tubules


background image

Excretory System 

• Each newly formed 

collecting tubule is 
covered at its distal end by 
a metanephric tissue cap . 

• Under the inductive 

influence of the tubule, 
cells of the tissue cap form 
small vesicles, the renal 
vesicles
, which in turn give 
rise to small S-shaped 
tubules. 

 


background image

Excretory System 

• Capillaries grow into the 

pocket at one end of the S 
and differentiate into 
glomeruli.  

• The proximal end of each 

nephron forms Bowman's 
capsule, which is deeply 
indented by a glomerulus. 


background image

Excretory System 

 

• The distal end forms an open connection with one of the 

collecting tubules. 

• Continuous lengthening of the excretory tubule results in 

formation of the proximal convoluted tubule, loop of 
Henle, and distal convoluted tubule 


background image

 

• Hence, the kidney develops from two sources:  

 

Metanephric mesoderm, which provides 

excretory units 

Ureteric bud, which gives rise to the collecting 

system. 
 


background image

 

• There are approximately 

million nephrons in each 
kidney
. They are formed until 
birth. 

• Urine production begins  soon 

after differentiation of the 
glomerular capillaries, which 
start to form by the 10th week
The definitive kidney becomes 
functional near the 12th week. 

• During fetal life, the kidneys are 

not responsible for excretion of 
waste products, since the 
placenta serves this function. 

 
 

  

 

• At birth, the kidneys have a 

lobulated appearance, but 
the lobulation disappears 
during infancy as a result of 
further growth of the 
nephrons, although there is 
no increase in their number. 
 


background image

  
Renal agenesis  

may arise if the interaction between the metanephric mesoderm and 
the ureteric bud fails to occur 

  

 

• Unilateral renal agenesis 

often causes no symptoms 

and is usually not discovered 

during infancy because the 

other kidney usually 

undergoes compensatory 

hypertrophy and performs 

the function of the missing 

kidney. 

•  Unilateral renal agenesis 

should be suspected in 

infants with a single 

umbilical artery  


background image

Bilateral renal agenesis 

 

•  

is associated with 

oligohydramnios (small 

amount of amniotic 

fluid) because little or no 

urine is excreted into the 

amniotic cavity.  

• Most infants with 

bilateral renal agenesis 

die shortly after birth or 

during the first months 

of life

.  

 
 


background image

Congenital polycystic kidney disease  

 numerous cysts form.  
 Autosomal recessive polycystic 

kidney disease is a progressive 

disorder in which cysts form 

from collecting ducts. The 

kidneys become very large, and 

renal failure occurs in infancy or 

childhood.  

 Autosomal dominant polycystic 

kidney disease ,cysts form from 

all segments of the nephron and 

usually do not cause renal failure 

until adulthood. The autosomal 

dominant disease is more 

common  but less progressive 

than the autosomal recessive 

disease . 


background image

 

(A) Surface view of a fetal kidney with multiple cysts 

  (B) Section of the kidney in A, showing multiple cysts. 

  


background image

 

Duplication of the ureter 

  

 

 results from: 

• early splitting of the ureteric 

bud . Splitting may be partial or 

complete, and metanephric 

tissue may be divided into two 

parts, each with its own renal 

pelvis and ureter.  

• In rare cases, one ureter opens 

into the bladder, and the other 

is ectopic, entering the vagina, 

urethra, or vestibule .This 

abnormality results from 

development of two ureteric 

buds. One of the buds usually 

has a normal position, whereas 

the abnormal bud moves down 

together with the mesonephric 

duct. Thus it has a low, abnormal 

entrance in the bladder, urethra, 

vagina, or epididymal region. 


background image

Position of the Kidney 

 

• The kidney, 

initially in the pelvic region

, later shifts to a more 

cranial position in the abdomen.  

• This ascent of the kidney is caused by: 
1. diminution of body curvature   
2. growth of the body in the lumbar and sacral regions 

• The position of the kidneys becomes fixed once they come 

into contact with the suprarenal glands in the 9

th

  week 

where they attain their adult position   


background image

• In the pelvis, the metanephros receives its arterial supply from a pelvic branch 

of the aorta. 

•  During its ascent to the abdominal level, it is vascularized by arteries that 

originate from the aorta at continuously higher levels.  

• The lower vessels usually degenerate, but some may remain. 
• Initially the hilum of the kidney faces ventrally; however, as the kidney 

relocates (ascends), it rotates medially almost 90 degrees. By the 9

th

 week, the 

hilum is directed anteromedially.   

 


background image

Abnormal Location of the Kidneys 

• During their ascent, the kidneys 

pass through the arterial fork 

formed by the umbilical arteries, 

but occasionally one of them fails 

to do so. Remaining in the pelvis 

close to the common iliac artery, 

it is known as a pelvic kidney  

• Sometimes the kidneys are 

pushed so close together during 

their passage through the arterial 

fork that the lower poles fuse, 

forming a horseshoe kidney . The 

horseshoe kidney is usually at the 

level of the lower lumbar 

vertebrae, since its ascent is 

prevented by the root of the 

inferior mesenteric artery  


background image

Accessory renal arteries 

• are common 
•  they derive from the persistence of embryonic 

vessels that formed during ascent of the 
kidneys.  

• These arteries usually arise from the aorta and 

enter the superior or inferior poles of the 
kidneys  


background image

Common variations of renal vessels 

• A and B, Multiple renal arteries. 
•  Note the accessory vessels entering the poles of the kidney.  
• The polar renal artery, illustrated in B, has obstructed the ureter 

and produced an enlarged renal pelvis.  


background image

Bladder and Urethra 

• During the 4

th

 -7

th

 week of development, the Cloaca 

divides into the urogenital sinus anteriorly and the anal 
canal 
posteriorly . 

• The Urorectal septum is a layer of mesoderm between 

the primitive anal canal and the urogenital sinus. The tip 
of the septum will form the perineal body 


background image

 
Three portions of the urogenital sinus can be distinguished
 
  

 the upper part ( the  urinary bladder)  
 Is the largest part. 
  Initially, the bladder is continuous with the allantois 
 when the lumen of the allantois is obliterated, a thick fibrous 

cord, the Urachus, remains and connects the apex of the 

bladder with the umbilicus . In the adult, it is known as the 

median umbilical ligament.  


background image

The next part is 

the pelvic part of the urogenital sinus  
 is a rather narrow canal 
  in the male , it  gives rise to the prostatic and 

membranous parts of the urethra

.  


background image

The last part is 

the phallic part of the 

urogenital sinus 

 It is flattened from side to 

side, and as the genital 
tubercle grows, this part of 
the sinus will be pulled 
ventrally . 

 Development of the phallic 

part of the urogenital sinus 
differs greatly between the 
two sexes.)  
 


background image

 

 During differentiation of the cloaca, the caudal portions of the 

mesonephric ducts are absorbed into the wall of the urinary 
bladder 

 As a result of ascent of the kidneys, 
 the orifices of the ureters move farther cranially; 
  those of the mesonephric ducts move close together to enter 

the prostatic urethra and in the male become the ejaculatory 
ducts  

 


background image

Trigone of the bladder  

• Since both the mesonephric ducts and ureters originate in 

the mesoderm, the mucosa of the bladder formed by 
incorporation of the ducts (the trigone of the bladder) is also 
mesodermal.  

• With time, the mesodermal lining of the trigone is replaced 

by endodermal epithelium, so that finally the inside of the 
bladder is completely lined with endodermal epithelium


background image

• In infants and children, the urinary bladder, 

even when empty, is in the abdomen. 

•  It begins to enter the greater pelvis at 

approximately 6 years of age, but it does not 
enter the lesser pelvis and become a pelvic 
organ until after puberty.  


background image

Urethra 

• The epithelium of the urethra in both sexes originates in the 

endoderm;  

• the surrounding connective and smooth muscle tissue is derived 

from splanchnic mesoderm.  

• At the end of the third month, epithelium of the prostatic urethra 

begins to proliferate and forms a number of outgrowths that 

penetrate the surrounding mesenchyme.  

• In the male, these buds form the prostate gland. 
• In the female, the cranial part of the urethra gives rise to the 

urethral and para-urethral glands. 


background image

Bladder Defects 

 A: Urachal fistula occurs  when the lumen of the 

intraembryonic portion of the allantois persists . It  may cause 

urine to drain from the umbilicus 

 B:Urachal cyst  If only a local area of the allantois persists, 

secretory activity of its lining results in a cystic dilation  

 C: Urachal sinus occurs when the lumen in the upper part 

persists 


background image

Exstrophy of the bladder 

• is a ventral body wall defect in which the bladder mucosa is 

exposed.  

• Epispadias is a constant feature  
• Exstrophy of the bladder may be caused by a lack of 

mesodermal migration into the region between the umbilicus 
and genital tubercle, followed by rupture of the thin layer of 
ectoderm.  


background image

Summary

  

 Embryologically and anatomically, both urinary and genital systems 

are intimately interwoven. Both systems are derived from 

intermediate mesoderm and their excretory ducts enter  the 

cloaca.  

  Three kinds of kidney systems appear during intrauterine life 
 pronephros: rudimentary and nonfunctional 
 mesonephros : may function for a short time during the early fetal 

period 

 metanephros: forms the permanent kidney. 
 the kidney develops from two sources:  
 Metanephric mesoderm, which provides excretory units 
 Ureteric bud, which gives rise to the collecting system. 
 The upper part of urogenital sinus distinguished into urinary 

bladder  

 The pelvic part of urogenital sinus gives rise to the prostatic and 

membranous parts of the urethra.  

 The phallic part of the urogenital sinus differs greatly between the 

two sexes 
 

 
 
 
 
 


background image

Thank you 
Next Lecture: Genital system   

 




رفعت المحاضرة من قبل: Abdalmalik Abdullateef
المشاهدات: لقد قام 9 أعضاء و 183 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