尿
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人間の尿サンプル

腎臓から排出される尿は、過剰な水分と、尿素、尿酸、クレアチニンといった水溶性の窒素を豊富に含む代謝副産物を含む液体であり、これらは血流から除去する必要があります。哺乳類では、尿検査によってこれらの窒素含有老廃物が検出されます。

胎盤を持つ哺乳類では、尿は腎臓から尿管を経て膀胱へ送られ、排尿時に陰茎または外陰部から尿道へ排出されます。他の脊椎動物は総排泄腔から尿を排泄します。[ 1 ]

尿は地球の窒素循環において重要な役割を果たしています。バランスの取れた生態系では、尿は土壌を肥沃にし、植物の成長を助けます。そのため、尿は肥料として利用できます。一部の動物は、尿で縄張りを示すことがあります。[ 2 ] [ 3 ]歴史的には、熟成または発酵させた尿（ラントとして知られる）は、火薬製造、家庭用洗剤、皮革なめし、繊維染色にも使用されていました。

人間の尿や糞便（人糞尿または排泄物）は、衛生システムによって管理されています。家畜の飼育密度が高い場合、家畜の尿や糞便も適切な管理が必要です。

生理

尿素の化学構造

ほとんどの動物は水溶性の毒性老廃物を排出する排泄器官を持っています。ヒトでは水溶性老廃物は主に尿路から排泄され、尿素に関しては少量ですが発汗によって除去されます。[ 4 ]胎盤を持つ哺乳類では、尿路は腎臓、尿管、膀胱、尿道から構成されています。この系では、濾過、再吸収、尿細管分泌のプロセスによって尿が生成されます。腎臓は血流から水溶性老廃物だけでなく、余分な水分、糖分、その他のさまざまな化合物を抽出します。その結果生じた尿には、高濃度の尿素や毒素などの他の物質が含まれています。尿は腎臓から尿管、膀胱、そして最終的に尿道を通って尿道に流れ、尿道口を通過します。

間隔

様々な哺乳類の排尿時間を調べた研究では、体の大きさに関係なく、9種類の大型種が21±13秒間排尿していることがわかりました。[ 5 ]げっ歯類やコウモリなどの小型種は、一定の尿流を出すことができず、代わりに滴状に排尿します。[ 5 ]

特徴

量

トラは縄張りを示すために少量の尿を噴射する。[ 6 ]

成人の膀胱には通常、排尿前に300～ 500 ml (10～17 fl oz ) の尿が貯まりますが、それよりかなり多い量も貯めることができます。 [ 7 ] [ 8 ]成人の平均的な尿の生成量は 1 人 1 日あたり約 1.4 L (0.31 imp gal; 0.37 US gal) で、正常範囲は 1 人 1 日あたり 0.6～2.6 L (0.13～0.57 imp gal; 0.16～0.69 US gal) であり、水分補給の状態、活動レベル、環境要因、体重、および個人の健康状態に応じて、1 日あたり約 6～8 回の排尿で生成されます。[ 9 ]尿の生成量が多すぎる場合や少なすぎる場合は医師の診察が必要です。多尿症は尿の生成量が過剰（2.5 L/日超）の状態であり、乏尿症は尿の生成量が400 mL未満、無尿症は尿の生成量が100 mL未満です。

構成員

顕微鏡下の尿

尿の約91～96%は水で構成されています。[ 9 ]残りは、無機塩、尿素、有機化合物、有機アンモニウム塩に大別されます。[ 9 ] [ 10 ]尿にはタンパク質、ホルモン、さまざまな代謝物も含まれており、[ 11 ]体内に取り込まれるものによって異なります。

尿中の固形物は、1人1日平均59g（2.1オンス）です。[ 11 ]尿素は固形物の中で最も多く、全体の50%以上を占めます。尿の1日の量と組成は、身体活動量、環境条件、水分、塩分、タンパク質の摂取量によって個人によって異なります。[ 9 ]健康な人の尿にはタンパク質がほとんど含まれておらず、タンパク質が多すぎる場合は糖分と同様に病気の兆候です。[ 11 ]健康な人の尿中の有機物も、ミネラルの最大1.7倍であると報告されています。[ 10 ]しかし、それ以上多すぎる場合は病気の兆候です。[ 10 ]

スウェーデンとスイスのデータに基づく新鮮尿中の成分濃度の典型的な設計値[ 12 ]：12 [ 13 ]
パラメータ価値
pH6.2
総窒素8,830 mg/L
アンモニウム/アンモニア-N460 mg/L
硝酸塩と亜硝酸塩0.06 mg/L
化学的酸素要求量6,000 mg/L
総リン800～2,000 mg/L
カリウム2,740 mg/L
硫酸塩1,500 mg/L
ナトリウム3,450 mg/L
マグネシウム120 mg/L
塩化4,970 mg/L
カルシウム230 mg/L

しかし、人間の尿中には、他の化合物やイオンが微量かつ高濃度で含まれていることが多いことに注意することが重要です。 [ 11 ]

色

医療専門家は古くから尿の色と特定の病状を結びつけてきました。中世の図表は、尿の色の違いが医学的にどのような影響を与えるかを示しています。

尿の外観は、主に体の水分量、薬物、食品に含まれる化合物や色素、染料との相互作用、または病気によって変化します。[ 11 ]通常、尿は無色から琥珀色までの透明な溶液ですが、通常は淡黄色です。[ 11 ]通常、尿の色は主にウロビリンの存在に起因します。[ 14 ]ウロビリンは、老化した血液細胞の破壊中にヘモグロビンからヘムが分解されたときに生じる最終廃棄物です。 [ 15 ] [ 16 ]

無色の尿は水分過剰を示します。薬物検査で無色の尿が出る場合、過剰な水分補給によって血流中の違法薬物の検出を回避しようとしている可能性があります。

臭い

犬は尿中の嗅覚信号を使ってコミュニケーションをとる。 [ 17 ]

尿は体外に出てからしばらく経つと、尿素をアンモニアに分解する細菌に汚染され、強い「魚のような」臭いを発することがあります。この臭いは健康な人の新鮮な尿には見られませんが、尿路感染症の兆候である可能性があります。

正常な人の尿の臭いは、摂取したものや特定の病気を反映することがあります。[ 11 ]例えば、糖尿病の人は尿が甘い臭いをすることがあります。これは、腎臓結石などの腎臓疾患によっても起こることがあります。さらに、尿中にアミノ酸が存在する場合（メープルシロップ尿症と診断されます）、尿がメープルシロップのような臭いをすることがあります。[ 18 ]

アスパラガスを食べると、体内でアスパラガス酸が分解されることによって、アスパラガスを思わせる強い臭いが発生することがあります。[ 19 ]同様に、サフラン、アルコール、コーヒー、マグロ、タマネギを摂取すると、独特の臭いが発生することがあります。[ 20 ]特に辛い食べ物も同様の効果をもたらすことがあります。これは、その化合物が体外に排出される前に完全に分解されることなく腎臓を通過するためです。[ 21 ] [ 22 ]

pH

pHは通常5.5から7の範囲にあり、平均は6.2です。[ 9 ]高尿酸尿症の人では、酸性尿が腎臓、尿管、または膀胱での尿酸結石の形成に寄与する可能性があります。 [ 23 ]尿pHは医師または自宅で監視できます。[ 24 ]

肉や乳製品に含まれるタンパク質やアルコールの摂取が多い食事は尿のpHを低下させる可能性があり、一方で果物や野菜を多く含む食事に含まれるカリウムや有機酸は尿のpHを上昇させ、アルカリ性を高める可能性があります。[ 9 ]

クランベリーは尿のpHを下げるとよく考えられていますが、実際には尿を酸性化しないことが示されています。[ 25 ]尿のpHを下げる薬には、塩化アンモニウム、クロロチアジド系利尿薬、メテナミンマンデル酸などがあります。[ 26 ] [ 27 ]

密度

人間の尿の比重は1.003～1.035である。[ 9 ]

細菌と病原体

尿は無菌ではなく、膀胱内でも無菌ではない[ 28 ] [ 29 ]という長年の通説に反する事実がある。これにより尿中微生物叢という新たな研究分野が開かれた。尿道では、尿道の内壁を覆う上皮細胞に通性嫌気性グラム陰性桿菌および球菌が定着している[ 30 ]。ナイジェリアで実施されたある研究では、100人の健康な子供（5～11歳）から計77種類の細菌株が分離され、また33頭の牛の尿サンプルからは39種類の株が分離されており、その多くが病原体であった[ 31 ] 。特定された病原体とその割合は以下の通りである。

ヒトの尿と牛の尿から分離された細菌[ 31 ]
5～11歳の人間 ヒトにおける細菌の割合 牛の細菌の割合
バチルス10.4% 5.1%
ブドウ球菌2.6% 2.6%
シトロバクター3.9% 12.8%
クレブシエラ7.8% 12.8%
大腸菌36.4% 23.1%
プロテウス18.2% 23.1%
シュードモナス9.1% 2.6%
サルモネラ3.9% 5.1%
赤痢菌7.8% 12.8%

この研究は次のようにも述べている。

小児の尿中細菌種で記録された多剤耐性（MAR）率は、37.5～100％（グラム陽性）および12.5～100％（グラム陰性）であったのに対し、牛の尿中細菌のMARは12.5～75.0％（グラム陽性）および25.0～100％（グラム陰性）であった。

— 小児臨床症例における代替療法としての尿の微生物学的評価と公衆衛生への影響：尿療法の健康への影響

医療目的の検査

尿を検査する医師。トロフィーム・ビゴ。

古代の歴史において、多くの医師が患者の尿を視察し、検査していました。ヘルモゲネスは尿の色やその他の特性が特定の病気の指標となると書いています。アンダルシアのアブドゥル・マリク・イブン・ハビブ（ 862年没）はウマイヤ朝全土における尿検査の報告を数多く残しています。[ 32 ]糖尿病は尿が豊富で甘いことからその名がつきました。[ 33 ]尿路鏡検査という名称は尿の視覚的検査全般を指し、[ 34 ]顕微鏡検査も含まれますが、多くの場合は前述の科学以前の、あるいは科学の起源となった形式の尿検査を指します。今日の臨床尿検査では尿の色、濁度、臭いが適切に記録されますが、尿を化学的に分析してその成分を定量化する尿分析も含まれています。尿路感染症が疑われる場合は、症状のない細菌尿は治療を必要としないため、尿培養検査が行われます。 [ 35 ]尿の顕微鏡検査は、有機または無機の基質を特定し、診断に役立つ場合があります。

尿の色と量は、水分補給レベルの信頼できる指標となります。透明で多量の尿は、一般的に十分な水分補給の兆候です。濃い色の尿は脱水症状の兆候です。ただし、利尿薬を服用している場合は例外で、その場合は尿が透明で多量であっても、脱水症状が続くことがあります。

用途

妊娠初期の女性の尿を採取し、そこから排卵誘発ホルモンhCGを精製する会社（オランダ、エーデ）

薬の供給源

尿には、治療に有用なタンパク質やその他の物質が含まれており、多くの処方薬の成分となっています。閉経後女性の尿には、不妊治療に用いられる卵胞刺激ホルモンと黄体形成ホルモンを生成するゴナドトロピンが豊富に含まれています。[ 36 ]市販されている製品の一つにペルゴナルがあります。[ 37 ]

妊婦の尿には、hCG製剤を製造するための商業的な抽出・精製に十分な量のヒト絨毛性ゴナドトロピンが含まれています。妊娠した牝馬の尿は、プレマリンと呼ばれるエストロゲンの供給源です。[ 36 ]尿には抗体も含まれており、 HIV -1を含む様々な病原体に対する診断抗体検査に使用できます。[ 38 ]

4ヶ月保存後の尿（新鮮な人間の尿と比較して、色と濁度の変化にご注目ください）。保存中に尿中の尿素はウレアーゼによって急速に加水分解され、アンモニアが生成されます。採取した尿は肥料として利用できます。
排泄後の新鮮な人間の尿

尿はウロキナーゼを生成するためにも利用され、臨床的には血栓溶解剤として使用される。[ 39 ] [ 40 ]

肥料

尿を肥料として施用することは、「農業養分循環の完結」あるいは生態学的衛生、エコサンと呼ばれてきた。尿肥料は通常、水で薄めて施用される。なぜなら、希釈されていない尿は、一部の植物の葉や根を化学的に焼き、植物に損傷を与える可能性があるためである[ 41 ]。特に土壌水分量が低い場合である。希釈は、施用後の臭気発生を抑えるのにも役立つ。水で希釈すると（コンテナ栽培の一年生作物で毎シーズン新鮮な培地を使用する場合は1:5の比率、より一般的な使用では1:8の比率）、肥料として土壌に直接施用することができる[ 42 ] [ 43 ] 。尿の施肥効果は、市販の窒素肥料と同等であることがわかっている[ 44 ] [ 45 ] 。尿には医薬品残留物（環境残留性医薬品汚染物質）が含まれている可能性がある。[ 46 ]下水汚泥中によく含まれる鉛、水銀、カドミウムなどの重金属の濃度は、尿中でははるかに低い。[ 47 ]

尿とともに排泄される栄養素の一般的な設計値は、窒素では1人あたり年間4kg、リンでは1人あたり年間0.36kg、カリウムでは1人あたり年間1.0kgです。[ 48 ]：5 1日1.5リットルの尿（または年間550リットル）の量に基づくと、主要栄養素の濃度の値は次のとおりです。7.3 g/LN、0.67 g/LP、1.8 g/L K。[ 48 ]：5 [ 49 ]：11 これらは設計値ですが、実際の値は食事によって異なります。[ 50 ] [ a ]尿の栄養素含有量は、国際肥料条約のN：P 2 O 5：K 2 Oで表すと、およそ7：1.5：2.2です。[ 49 ] [ b ]尿は、リン酸二アンモニウムなどの乾燥した製造された窒素肥料に比べて肥料としてかなり希釈されているため、大量の水を輸送する必要があり、尿の輸送コストは相対的に高くなります。[ 49 ]

尿を肥料として使う際の一般的な制限は、主に過剰な窒素が蓄積する可能性（この主要栄養素の比率が高いため）[ 42 ]と、腎臓系から排泄される老廃物の一部でもある塩化ナトリウムなどの無機塩によるものです。尿や他の窒素肥料による過剰施肥は、植物が吸収するには多すぎるアンモニア、酸性条件、またはその他の植物毒性を引き起こします。[ 46 ]尿で施肥する際に考慮すべき重要なパラメータには、植物の耐塩性、土壌の組成、他の肥料化合物の添加、降雨量またはその他の灌漑などがあります。[ 52 ] 1995年には、尿中の窒素ガス損失が比較的高く、植物による吸収が標識硝酸アンモニウムよりも低いことが報告されました。対照的に、リンは可溶性リン酸よりも高い率で利用されました。[ 53 ]尿は炭素を豊富に含む堆肥の窒素源として安全に利用することもできる。[ 43 ]

クリーニング

尿中の尿素はアンモニアに分解されるため、尿は洗浄に利用されてきました。産業革命以前の時代には、尿はラントや熟成尿の形で洗浄液として利用されていました。[ 54 ]古代ローマでは、尿は歯のホワイトニングにも使用されていました。[ 55 ]

火薬

化学産業が発展する以前、尿は火薬の製造に利用されていました。窒素源である尿は、藁やその他の有機物を湿らせるために使用され、湿った状態で数ヶ月から1年以上放置され、腐敗させました。得られた塩は堆積物から水で洗い流され、蒸発させることで粗硝石結晶が集められ、通常は精製されてから火薬の製造に使用されました。[ 56 ]

サバイバル用途

食尿とは、尿を摂取することです。古代のいくつかの文化では、尿は健康、治癒、美容など様々な目的で摂取されていました。極度の水不足に陥った場合、人々は尿を飲むことが知られています。

米陸軍野戦教範は、生存のために尿を飲むことを推奨していません。同教範では、尿に含まれる塩分の影響で、尿を飲むと脱水症状が緩和されるどころか悪化する傾向があり、たとえ他の水分がない場合でも、生存状況下では尿を摂取すべきではないと説明されています。高温下での生存状況下で、他の水分源がない場合は、尿に浸した布（例えばシャツ）を頭にかぶることで体温を下げることができます。[ 57 ]

第一次世界大戦中、ドイツ軍は様々な毒ガスを兵器として実験しました。ドイツ軍による最初の塩素ガス攻撃の後、連合軍兵士には尿に浸した綿パッドで作られたマスクが支給されました。パッドに含まれるアンモニアが塩素を中和すると考えられていました。兵士たちは毒ガスから逃れられるまで、このパッドを顔に当てていました。

都市伝説によると、尿はクラゲの刺傷に効果があると言われています。[ 58 ]この話は、テレビドラマ『フレンズ』のエピソード「クラゲの回」や『サバイバー』の初期のエピソード、映画『リアル・カンクン』（2003年）、『ハートブレイク・キッド』（2007年）、『ペーパーボーイ』 （2012年）など、ポップカルチャーに何度も登場しています。しかし、効果がないどころか、場合によっては傷を悪化させてしまうこともあります。[ 59 ] [ 60 ] [ 61 ]

繊維

尿は、特に羊毛などの織物を染色するための媒染剤としてしばしば用いられてきました。スコットランドのハイランド地方とヘブリディーズ諸島では、織られた羊毛を「ウォーキング」（縮絨）する工程の前に、できれば乳児の尿に浸すのが一般的です。[ 62 ]

嗅覚によるコミュニケーション

尿はフェロモンとして作用する情報化学物質を含んでいるため、嗅覚によるコミュニケーションにおいて重要な役割を果たしている。[ 63 ] [ 64 ]捕食動物の尿には、獲物に対する忌避剤として働くカイロモン[ 65 ]が含まれていることが多い。[ 66 ]

歴史

尿検査に関するヘルゲストの赤い本に収められた中世ウェールズ語のテキスト。Ansoddau'r Trwnc（「尿の性質」）と呼ばれています。冒頭の文章（翻訳）：
「尿の性質を通じて、人の欠点や危険性、病気や疾患を特定することができるのです...」
『イサゴゲ』の彩飾写本、見開き2ページの画像、42bページと43aページ。左ページ上部には、De urinarum differencia negocium（「尿の差異について」）の頭文字である彩飾文字「D」が刻まれている。書簡の内側には、教師がベンチに座り、持ち上げられたフラスコを指差しながら、テオフィロスの『尿に関する書』について講義している様子が描かれている。右ページは一部のみが写っている。その最下部には、Urina ergo est colamentum sanguinis（「尿は血液の濾液である」）の頭文字である彩飾文字「U」が刻まれている。書簡の内側には、教師がフラスコを掲げ、学生や患者に尿の診断的意義を説明している様子が描かれている。HMDコレクション、MS E 78。

尿を細菌で発酵させるとアンモニア溶液ができるので、発酵させた尿は古代には布や衣類の洗濯、なめしの準備として皮革から毛を取り除く、布を染めるときの媒染剤として使う、鉄の錆取りに使われていた。[ 67 ]古代ローマ人は衣類についた油汚れを落とすのに発酵させた人間の尿（ラントという形）を使った。 [ 68 ]ネロ皇帝は尿産業に税（ラテン語：vectigal urinae）を課し、これは後継者のウェスパシアヌス帝に引き継がれた。ラテン語の諺Pecunia non olet （金銭に匂いはない）はウェスパシアヌス帝に由来するが、これは息子がこの税の不愉快さについて苦情を言ったことに対するウェスパシアヌス帝の返答だと言われている。ウェスパシアヌスの名前は、今でもフランス ( vespasiennes )、イタリア ( vespasiani )、ルーマニア ( vespasiene ) の公衆小便器に付けられています。

錬金術師たちは尿から金を取り出そうと多くの時間を費やし、その結果、1669年にドイツの錬金術師ヘニング・ブランドが発酵尿を蒸留して白リンを発見するなどの発見につながりました。 1773年にはフランスの化学者イレール・ルーエルが尿を煮詰めて乾燥させることで有機化合物の尿素を発見しました。

言語

英語のurine ( / ˈ juː r ɪ n / , / ˈ j ɜːr ɪ n / ) はラテン語のurina ( -ae , f .) から来ており、これは水、液体、ダイビング、​​雨、排尿に関する様々なインド・ヨーロッパ語族の古代語と同源である（例えば、サンスクリット語のvarṣatiは「雨が降る」または「水」を意味するvār 、ギリシャ語のourein は「排尿する」を意味する）。[ 69 ]擬音語のpiss はurine という単語より古くからあるが、現在では俗語とみなされている。[ 70 ] [ 71 ] Urinate は最初は主に医療の文脈で使用された。Pissは to piss off、[ 70 ] piss poor、俗語表現pissing downなどの口語にも使用され、大雨を意味している。親と子の間で使われる婉曲表現や表現（ 「おしっこ」「おしっこ」「ナンバーワン」など）は昔から存在しています。

Lant は、古尿を意味する言葉で、尿全般を指す 古英語のhland

参照

注記

  1. ^食事特性に基づいて排泄物中の窒素およびリンの値を調整するための式は、Jönsson 2004に記載されている。 [ 48 ]：5
  2. ^尿中の他の元素の量については、Rose 2015 [ 50 ]およびRich Earth 2021 [ 51 ]を参照してください。

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