戈尿生成和排出.ppt

第二节 肾小球的滤过功能,第一节 肾脏的结构特点和肾脏血流量,第五节 尿液、尿液的浓缩和稀释及其排放,第四节 尿 生 成 的 调 节,第八章 尿的生成和排出,第三节 肾小管和集合管的转运功能,肾脏是最主要的排泄器官！,终产物 不需要物质 过剩的物质,排泄,机体将新陈代谢中产生的终产物、不需要或过剩的物质，经血液循环由排泄器官向体外输送的生理过程。,人体的排泄器官及其排泄物 排 泄 器 官 排 泄 物 肾 脏 水、尿素、肌酐、盐类、 药物、毒物、色素等 肺 脏 co2、水、挥发性药物等 皮肤及汗腺 水、盐类、少量尿素等 消 化 道 钙、镁、铁、磷等无机盐, 胆色素,毒物等 唾 液 腺 重金属、狂犬病毒等 ,水的摄入：饮水、进食 水的排出： 1、不感失水（呼吸器官、皮 肤）：400-600 ml 2、出汗：变化很大 3、粪便：100 ml 4、肾脏排尿：保持水的稳态,肾是机体主要的排泄器官。通过尿的生成和排出及内分泌，实现维持内环境稳态。主要功能如下： 1.泌尿功能通过尿的生成和排出： 排出机体代谢终产物及进入体内的异物; 调节细胞外液量和血液的渗透压; 调节水、电解质和酸碱平衡。 2.内分泌功能:,肾脏的功能,第一节 肾脏的结构特点和肾脏血流量,肾实质分为皮质(cortex)和髓质(medulla)两部分。肾脏的功能单位是肾单位。在皮质主要由肾小体和肾小管构成，血管丰富。髓质血管少，有1525个肾锥体构成。,一、肾脏的结构特点,(一)肾单位,肾小体,肾小球,肾小囊,肾小管,近端小管,髓袢细段,远端小管,袢升细段,袢升粗段,远曲小管,袢降粗段,近曲小管,袢降细段,两种肾单位比较,皮质肾单位,近髓肾单位,数 量,多(85-90%),A口径,少(10-15%),体 积,较大,较小,A入 A出 21,A入 A出,A出后的毛细血管,袢长度,分布于皮质部 的肾小管周围,还形成U形 的直小血管,肾素含量,短,长,多,少,皮质肾单位,近髓肾单位,分布于皮质部 的肾小管周围,(二)近球小体,小动脉中特殊分化的平滑肌细胞，内含分泌颗粒，分泌肾素； 对牵张刺激敏感感受器； 肾交感N支配。,1.近球细胞：,2.致密斑：能感受小管液中NaCl含量的变化，并将信息经间质细胞传递至近球细胞，调节肾素的释放。 3.球外系膜细胞：出入球小动脉和致密斑之间的一群细胞，有 吞噬和收缩功能。,（三）肾脏的神经支配,肾脏主要受交感神经支配，节前神经元胞体位于脊髓胸12腰2节段，其纤维进入腹腔神经节和位于主动脉、肾动脉的神经节。节后纤维与肾动脉伴行，支配肾动脉、肾小管和球旁细胞。末梢释放NE，调节肾血流量、肾小球滤过率、肾小管的重吸收和肾素的分泌。,（一）血流量大，一定范围内相对稳定，且主要分布在皮质： 流量心输出量1/41/5； 皮质血量约占94% （二）有两套毛细血管网，且血压差大： 肾小球毛细血管网血压高利于滤过； 肾小管毛细血管网血压低利于重吸收。,二、肾脏的血液供应特点,通过肾血流量的调节：使肾血流量与肾的泌尿功能相适应自身调节；使肾血流量与全身血液循环血量相配合N体液调节。,（三）肾血流量及其调节,1.自身调节： 动脉血压于10.724.0kPa ( 80180mmHg)范围内变动时，肾血流量保持相对稳定，从而肾小球滤过率保持相对稳定。 该现象在去神经支配的肾或离体肾均存在，说明为自身调节。,2.神经体液调节：,神经调节： 肾交感神经 应急状态(反射)肾交感神经兴奋肾血管收缩肾血流量，有利于活动器官和重要器官得到较多的血液供应 （血液重分配）。 . 体液调节： 肾上腺素、去甲肾上腺素、血管紧张素、升压素、内皮素肾血管收缩。 前列腺素、一氧化氮、缓激肽肾血管舒张。,尿的生成过程： 1.肾小球的滤过作用 2.肾小管和集合管的重吸收作用 3.肾小管和集合管的分泌作用 三个连续过程,第二节 肾小球的滤过功能,肾小球滤过功能的度量指标,1.滤过率（glomerular filtration rate,GFR) 概念：单位时间内两肾生成的超滤液量。 GFR 125ml/min GFR的大小取决于有效滤过压和滤过系数。 2.滤过分数(glomerular filtration fraction GFF) 概念：肾小球滤过率与肾血浆流量的百分比。,肾的血流量占心输出量 25 红细胞比容 55 肾的血浆流量5000ml25%45660ml/min 滤过分数 = 125 100 19% 660,一、滤过膜及其通透性,1.肾小球滤过膜由3层结构组成：内层为毛细血管的内皮细胞层；中间层为基膜层；外层为肾小囊的脏层的上皮细胞层。,毛细血管内皮细胞有许多小孔，称窗孔，基膜含有微细纤维网，对滤过膜的通透性起决定性作用。肾小囊脏层的上皮细胞的各足状突起之间有许多裂隙，称裂孔，是滤过作用的最后屏障。,毛细血管内皮细胞窗空：50-100nm 基膜蛋白质网孔：2-8nm 足细胞裂隙：4-14nm 三层膜叠加总内径3.25nm （2.0-4.2nm） 常见几种物质的分子直径 红细胞：7um 血红蛋白：3.25um 白蛋白：3.6um,蛋白质,机械屏障：由滤过膜的三层组织各种孔、裂构成。,静电屏障：由各层含有带负电荷的糖蛋白构成。,1）机械屏障决定了溶质分子的半径不同，通透性不同：,2.滤过屏障的通透性特征：,2.0nm能自由通过 半径 2.04.2nm能部分通过 4.2nm完全不能通过 (白蛋白，分子量69000) 分子量69000单体可通过,带正电荷的溶质最易通过；中性溶质次之；负电荷溶质不能通过。,2）电屏障决定了溶质分子所带电荷的不同，通透性不同：,肾炎时带负电荷的糖蛋白减少或消失，出现蛋白尿。,滤过： 指血液流过肾小球时,血浆中水分和小分子物质通过滤过膜进入肾小囊形成原尿（超滤过液）的过程。 这是尿生成的第一步。,二、滤过的动力有效滤过压,滤过三要素: 屏障、动力、阻力,肾小囊微穿刺抽取液体分析发现,除蛋白质外，所含的成分及其浓度与血浆基本一致,而且渗透压和pH值也与血浆近似。,原尿 = 血浆的超滤液。,血浆、原尿和终尿主要成分比较(g/L) 成 分 血浆 原尿 终尿 浓缩倍数 水 900 980 960 1.1 蛋白质 80 微量 0 - 葡萄糖 1 1 0 - Na+ 3.3 3.3 3.5 1.1 Cl- 3.7 3.7 6.0 1.6 K+ 0.2 0.2 1.5 7.5 尿酸 0.02 0.02 0.5 25.0 尿素 0.3 0.3 20.0 67.0 肌酐 0.01 0.01 1.5 150.0 氨 0.001 0.001 0.4 400.0,滤过的实验证据:,入球端 有效滤过压 =45 (25+10) =10 mmHg) 0有滤液生成,出球端 有效滤过压 =45(35+10) = 0 mmHg 0无滤液生成,有效滤过压的形成,有效滤过压=毛细血管压-（血浆胶体渗透压+囊内压）,特点：正常时，毛细血管血压和囊内压基本不变，胶体渗透压易变（胶体物质滤不出）。,特点：正常时，出球段除血浆流量快时外，一般无滤出，故为滤过的贮备段（贮备面积）。,二、影响肾小球滤过的因素,（一）滤过系数,滤过膜面积:,滤过膜通透性,机械屏障作用,静电屏障作用,正常时肾小球都活动滤过面积=1.5m2,（二）有效滤过压：,2.血浆胶体渗透压,有效滤过压 GFR 尿量,1.肾小球毛细血管血压 有效滤过压 尿量,3.囊内压 肾盂或输尿管结石、肿瘤阻塞管腔囊内压 有效滤过压,全身血浆蛋白浓度或静脉快速注入生理盐水血浆胶体渗透压 有效滤过压 肾小球滤过率,高血压病晚期：入球小动脉硬化缩小 肾小球毛细血管血压明显降低肾小球滤过率减少少尿。,（三）肾血浆流量,由图可见：沿着毛细血管全长，随着水和溶质的滤出，胶体渗透压渐有效滤过压渐(=0时称滤过平衡)滤过平衡的位置决定着毛细血管滤过的长度。,由图可见：三条曲线分别代表不同肾小球血浆流量(RPF)时血浆胶体渗透压(COP)上升的斜率。 曲线A: RPF COP速快 曲线C: RPF COP速慢 曲线B:正常RPF时COP速,结论： RPF大COP速慢滤过平衡向着出球A端移动GFR；反之则GFR。,RPF:肾血浆流量 COP:血浆胶体渗透压,小结：影响滤过的因素,第三节 肾小管与集合管的转运功能,肾小管与集合管的转运功能是指重吸收和分泌作用。 重吸收:指小管上皮细胞将物质从原尿中重新转运到血液中的过程。 分 泌:指小管上皮细胞将自身代谢产物排入管腔中的过程。,血浆、原尿和终尿主要成分比较(g/L) 成 分 血浆 原尿 终尿 浓缩倍数 水 900 980 960 1.1 蛋白质 80 微量 0 - 葡萄糖 1 1 0 - Na+ 3.3 3.3 3.5 1.1 Cl- 3.7 3.7 6.0 1.6 K+ 0.2 0.2 1.5 7.5 尿酸 0.02 0.02 0.5 25.0 尿素 0.3 0.3 20.0 67.0 肌酐 0.01 0.01 1.5 150.0 氨 0.001 0.001 0.4 400.0,重吸收和分泌的证据： 比较原尿与终尿量： 原尿量:180L/d 终尿量:1.5L/d 提示99%被重吸收,1%排出体外,比较下表原尿与终尿中成分的质和量可见： 蛋白质、葡萄糖原尿中有终尿中无(=重吸收)； 肌酐、氨原尿中微量终尿中大量(=分泌)。,重吸收和分泌部位:,近端小管：刷状缘增大重吸收面积 髓袢细段 远曲小管 集合管,重吸收方式,1.被动转运： 渗透 单纯扩散 易化扩散 溶剂拖曳 2.主动转运： 原发主动:泵 继发主动:,逆向转运 同向转运,物质通过肾小管上皮转运的途径,跨细胞转运 细胞旁转运,一、肾小管和集合管中各种物质的转运,(一) Na+和水的重吸收:99%被重吸收,方式主动重吸收 原尿(glomerular filtrate) Na+ 500g /日， 终尿(urine) Na+ 5g /日 99%回收 地点和吸收比例： 近端小管：占滤过量6570%， (定比重吸收） 髓袢：20% 远端小管和集合管：12%,1、近端小管： 方式：伴 Glu、AA协同转运 Na - H交换 重吸收量：占滤过的67 2、髓袢降支：不吸收 3、髓袢升支： 方式：“Na-K-2Cl协同转运” 该载体可被“呋塞米速尿”阻断 4、远曲小管和集合管： 方式： Na - K交换 性质：“选择性重吸收”醛固酮调节,(1) Na+的重吸收,同向转运体模式,管腔膜上有Na+:2Cl-:K+同向转运体Na+、Cl-顺电-化学梯度，K+逆电-化学梯度同向转运入细胞内。 进入细胞内的：Na+由管周膜Na+泵泵出，Cl-经管周膜Cl-通道、K+经管腔膜K+通道顺浓度梯度易化扩散出细胞。,远曲小管初段：Na+在管腔膜由Na+-Cl-同向转运进入细胞内，然后在管周膜由Na+泵泵出细胞而被重吸收。Na+-Cl-的同向转运可被噻嗪类(thiazide)利尿剂所抑制。 远曲小管后段和集合管：Na+在管腔膜主要通过Na+通道进入细胞内，然后在管周膜由Na+泵泵出细胞而被重吸收。管腔膜的Na+通道可被氨氯吡咪(amiloride)抑制。,Na+的重吸收(主动重吸收),重吸收机制:被动过程（渗透作用）。 近端小管中Na+和Cl-等物质的重吸收在上皮两侧产生渗透浓度梯度，使水分子以渗透方式被重吸收。 重吸收特点： 类同Na+，具有球-管平衡现象，即重近端小管吸收量始终为滤过量的70%（定比重吸收）。 故近端小管水的重吸收量对终尿量的影响不大，而终尿量主要取决于远曲小管和集合管对水的重吸收量。,(2)水的重吸收,1、近端小管 ： 伴Na的“强制性重吸收” 占滤过的67 2、髓袢降支细段： 钠不重吸收、水重吸收 3、髓袢升支细段: 钠重吸收、水不重吸收 4、远曲小管和集合管: “选择性重吸收” 受ADH/醛固酮调节,水钠分离,Na+、Cl-和水12%在远球小管和集合管被重吸收。 远曲小管和集合管对水和盐的转运是可被调节的。水的重吸收主要受抗利尿激素（antidiuretic hormone, ADH, 血管升压素）调节，而Na和K的转运主要受醛固酮(aldosterone)调节。,远曲小管和集合管,(二）K+的重吸收 原尿中的K+绝大部分(70)在近端小管被重吸收入血，终尿中的K+主要是由远曲小管和集合管分泌的(受醛固酮调节)。 K+重吸收的机制:主动过程。 实验证明：管内K+ 管外K+140,(4mol/L),(150mol/L),(三）HCO3-的重吸收 1.重吸收的机制：被动过程。,HCO3-的重吸收,2.重吸收的特点： 不是以HCO3-的形式而是以CO2的形式重吸收的；,(四) 葡萄糖和氨基酸的重吸收,葡萄糖和氨基酸均在近球小管被重吸收，继发性主动转运（Na+依赖性葡萄糖转运体和Na+依赖性氨基酸转运体）。 肾小球滤过液中的葡萄糖浓度与血糖浓度相同，但尿中几乎不合葡萄糖，这说明葡萄糖全部被重吸收回血。 重吸收葡萄糖的部位仅限于近球小管，尤其在近球小管前半段，其他各段肾小管都没有重吸收葡萄糖的能力。因此，如果在近球小管以后的小管液中仍含有葡萄糖，则尿中将出现葡萄糖（糖尿）。,近球小管对葡萄糖的重吸收有一定限度。 当血液中葡萄糖浓度超过180 mgdL时，部分肾小管对葡萄糖的吸收已达到极限，尿中开始出现葡萄糖，此时的血糖浓度称为肾糖阈(renal threshold for glucose)。,肾糖阈(renal threshold for glucose),血糖继续升高，尿中葡萄糖也将随之增加；当血糖浓度超过约300 mgdL后，全部肾小管对葡萄糖的吸收达到极限，此值即为葡萄糖吸收极限量。此时，尿葡萄糖排出率则随血糖浓度升高而平行增加。,葡萄糖吸收极限量（最大转运率，maximal rate of transport for glucose),二、影响肾小管和集合管重吸收的因素,(一)小管液的渗透压 小管液中溶质浓度所形成的渗透压,是对抗肾小管对水重吸收的力量(排出1g溶质，约需溶解于15ml水)。 当溶质渗透压肾小管(尤其近曲小管)对水的重吸收 尿量。 这种由于肾小管内渗透压增高引起的利尿作用，称为渗透性利尿。,1.概念 指近球小管对溶质、水的重吸收量与肾小球滤过率之间保持一定平衡关系的现象。 实验证明，无论GFR或近球小管对溶质和水的重吸收量是定比重吸收的： 重吸收量/滤过量6570% 2.机制 除与近曲小管对Na+、H2O重吸收的泵-漏现象有关外，主要与管周毛细血管血压和胶体渗透压的改变有关。,(二)球-管平衡,在肾血流量不变的前提下：,当GFR时,管周毛细血管压,小管旁组织间液的静水压Na+、H2O回漏,Na+、H2O重吸收,重吸收率/滤过率6570 （球-管平衡）,胶体渗透压,小管旁组织间液入毛细血管量,使尿中排出的溶质和水不会因GFR的增减而出现大幅度的变动。 但球-管平衡在某些情况下可能被打乱。 如：,渗透性利尿就可打破球-管平衡，也是尿量增多的原因之一。,3.意义,1.H+的分泌,H+分泌机制 是主动分泌。 Na+-H+交换 H+泵,H+,NH3 +,NH4+,H+的分泌,H+泵,泌H+有助碱贮(泌H+促HCO3-重吸收排酸保碱)。 泌H+与泌K+呈负相关(竞争抑制)。 泌H+是有限度的:当小管液pH值4.5时,泌H+则停止。,H+分泌特点 泌H+与重吸收HCO3-、Na+呈正相关,三、肾小管和集合管的分泌作用,K+分泌机制: 是Na+-K+交换。 K+管内K+管外 管周膜Na+-K+泵的主动重 吸收管外为正 管内为负的电位差 K+顺电-化学梯度分泌(易化扩散)入小管液,K+通道,Na+通道,Na+-K+泵,Na+-K+交换,2.K+的分泌 管壁的主细胞泌K+,泌K+与泌H+呈负相关。 Na+-K+交换与Na+-H+交换具有竟争抑制。 酸中毒:Na+-H+,Na+-K+泌K+高血钾症 高血钾症:Na+-K+,Na+-H+泌H+酸中毒 细胞外组织液K+浓度升高，使小管顶端膜对K+通透性增高，亦能刺激醛固酮分泌，促进的K+分泌。,Na+-K+交换与Na+-H+交换,K+分泌特点:,3.NH3的分泌 机制 单纯扩散,小管上皮细胞内 谷氨酰氨,脱氨,NH3(氨),脂溶性,肾小管腔：NH3H+,NH4+Cl-NH4Cl,单纯扩散,谷氨酰胺酶,泌NH3与泌H+呈正相关：即泌NH3促进H+-Na+交换，促进排酸保碱（肾脏分泌的H+ ，约有50由NH3缓冲；同时每排出1个H+ ，就重吸收1个 HCO3- ）,调节机体酸碱平衡。 NH3扩散的量决定于管腔液与管周液的pH值：管腔液pH值较低时，NH3较易扩散。 正常时NH3只在远曲小管和集合管分泌;酸中毒时,近端小管也分泌。,NH3分泌特点,肾小管和集合管物质重吸收的总结,一、Na+重吸收,肾小管和集合管物质重吸收的总结,二、H2O重吸收,近曲小管水的重吸收量对终尿量的影响不大，而终尿量主要取决于远曲小管和集合管对水的重吸收量。,第四节 尿生成的调节,尿的生成由：肾小球的滤过、肾小管和集合管的重吸收与分泌三个环节构成。机体对尿生成的调节是通过上述三个环节实现的。 前文已述影响肾小球的滤过因素，本节主要讨论影响肾小管、集合管的重吸收和分泌因素：即肾内自身调节和神经-体液调节。,血管升压素，也称为抗利尿激素(ADH)，是由下丘脑视上核和室旁核神经细胞分泌，经下丘脑-垂体束运输到神经垂体储存并释放。,一、抗利尿激素（ADH）,1.ADH的来源和作用,ADH对尿生成的调节作用,ADH与远曲小管和集合管的管周膜V2受体结合,小管液,血液,适宜刺激,下丘脑 释放 A D H,ADH,激活 腺苷酸环化酶,c-AMP,激活蛋白激酶A,水通道从胞浆 镶嵌到管腔膜上,水重吸收,尿 量 ,2.ADH分泌的调节,血浆晶体渗透压,循环血量 (5-10),动脉血压,中枢渗透压感受器,心房容量 感受器,动脉压力 感受器,下丘脑视上核 (主) 室旁核 (次),+,+,+,+,A D H,一次分别饮清水与生理盐水各一升尿量为何不同？,饮用大量清水引起尿量增加的现象称水利尿。 其原因是：大量饮清水血液稀释血浆晶体渗透压ADH释放明显肾小管和集合管对水的重吸收尿量。,循环血量 等适宜刺激,二、肾素-血管紧张素-醛固酮系统(RAAS),该系统包括： 1. 肾素分泌的调节因素； 2.醛固酮对尿生成的调节； 3.醛固酮分泌的调节因素。,1.肾素释放的调节：,1. 肾内机制：肾动脉灌注压动脉壁受牵张程度肾素释放 小管液Na量通过致密斑的Na量肾素释放 神经机制：交感神经兴奋近球小管的受体肾素释放 体液机制：PGE2、PGI2、Adr、NA肾素释放 Ang II、血管升压素、内皮素、心房钠尿肽、NO 肾素释放,血压下降、急性失血、肾动脉狭窄、细胞外液量减少、心力衰竭肾素释放,例如：,管腔膜通道数量 管周膜上Na+-K+泵活动,2.醛固酮对尿生成的调节,醛固酮,小管上皮细胞内,单纯扩散,胞浆内形成 激素-受体复合物,细胞核内调节 特异mRNA转录,醛固酮诱导蛋白,远曲小管和集合管,排2K+、保3Na+、保H2O,肝脏,血管紧张素原,血管紧张素 I (10肽),肾脏,肾素,血管紧张素转换酶（ACE）,血管紧张素 II (8肽),血管紧张素酶A,血管紧张素 III (8肽),肾上腺皮质球状带,醛固酮,促进远球小管、集合管对Na的重吸收和K的分泌（保Na排K）,血管平滑肌收缩,血压,外周阻力,近球小管重吸收Na,神经系统：血管升压素、ACTH 交感神经活动 渴觉和饮水行为,3.醛固酮分泌的调节,1.肾素-血管紧张素-醛固酮系统,2.血K+和血Na+,第五节 尿液、尿液的浓缩和稀释 及其排放,1. 尿量,正常成人约 1-2L/24h,临床：多尿、少尿、无尿,意义：清除代谢废物 至少需要0.5L/24h的尿液,肾炎,尿崩症,超过2.5L/24h,介于0.1L-0.5L/24h,不足0.1L/24h,一、尿液,2. 尿液的理化性质,透明的淡黄色液体 弱酸性 pH = 57 密度变化大 1.0151.025g /cm3 渗透压介于 925 - 3727 kPa,来自胆红素代谢产物 受食物和药物的影响,反映肾脏的浓缩和稀释功能,尿渗压血浆渗压高渗尿尿浓缩 如：大量出汗、呕吐、腹泻缺水 尿渗压血浆渗压低渗尿尿稀释 如：大量输液、饮水多水； 抗利尿激素或其受体缺乏尿崩症 尿渗压血浆渗压等渗尿肾功 如：肾衰,正常尿液的渗透压：501200mOsm/(KgH2O),二、尿液的稀释和浓缩,（一）尿液的稀释,大量饮清水后，血浆晶体渗透压降低，引起血管升压素释放减少，引起水利尿(water diuresis)。 尿液的稀释是由于小管液中的溶质重吸收而水不易被重吸收造成的。,髓袢升支粗段：能主动重吸收NaCl，而对水不通透，故水不被重吸收，造成髓拌升支粗段小管液为低渗。 在体