上海中医药基础医学免疫学ppt课件 肾脏的排泄功能

第一节 肾脏的结构和血液循环特点 概 述 第五节 尿的浓缩和稀释 第三节 肾小管和集合管的重吸收功能 第四节 肾小管和集合管的分泌与排泄作用 第八章 肾脏的排泄功能 第二节 肾小球的滤过功能 第六节 尿生成的调节 第八节 排尿活动 排泄： 是指机体将体内 物质代谢的终产物 、多余的物质以及 进入机体内环境的 异物，经一定的排 泄途径排出体外的 过程。 机体的排泄途径： 概 述 一、排泄的概念及途径 二、肾脏的主要功能 (一)泌尿功能 1.排泄：水分、无机盐、有机物和异物等。 2.调节水和渗透压平衡 3.调节电解质以及酸碱平衡 (二)内分泌功能 1.肾素 2.促红细胞生成素 3.羟化的维生素D3 是机体内最重要的排泄器官，也是维持和调节机 体内环境稳态的重要器官。 三、尿液的组成及理化特性 （一）尿量 正常：10002000ml/d左右，平均1500ml ； 多尿：2500ml /d 长期、持续； 少尿：100ml500ml /d ； 无尿：100ml /d 。 （二）尿的理化特性 比重一般介于1.0151.025之间。 渗透压：501200mOsm /血浆300mOsm 尿的浓缩：高渗尿（高于血浆渗透压） 尿的稀释：低渗尿（低于血浆渗透压） pH值：5.07.0/血浆7.357.45 （三）尿的化学成分 含水约95%97，固体物只占3%5 。 第一节 肾脏的结构和血液循环特点 一、肾脏的功能结构特点 肾单位是肾脏的基本结构和功能单位。 人的两肾约有两百多万个肾单位。每个 肾单位由肾小体和肾小管两部分组成， 它与集合管共同完成泌尿功能。 医学课件园 （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 髓袢升支细 段 髓袢升支粗 段 远曲小管 髓袢降支粗 段 近曲小管 髓袢降支细 段 两类肾单 位和肾血管 的示意图 处于肾皮质不 同部位的肾单位 和肾血管的结构 显著不同 (二)两种肾单位比较 皮质肾单位近髓肾单位 数 量 多 (85-90%) 小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 髓袢长度 分布于皮质部 的肾小管周围 形成U形 的直小血管 肾素含量 短长 多 少 (三)球旁器 入球小动脉的球旁细胞、远曲小管的致密斑和间质细胞 组成 肾小球和球旁器结构示意图 球旁器 球旁细胞 致密斑 间质细胞 肾素 交感神经 1.球旁细胞 球旁细胞为入球小动脉中层的肌上皮样细胞，能 合成和分泌肾素。该细胞受交感神经支配，交感神经 兴奋促进肾素分泌。 同时是一种较为敏感的牵张感受器，能感受血管容 量和压力的变化。当肾小球入球小动脉血压降低时， 可促使球旁细胞分泌肾素 。 2.致密斑 是一种化学感受器，当小管液中Na浓度下降、小 管液流量减少时，致密斑将感受的信息传递给球旁细 胞，使球旁细胞的肾素分泌增加。 （一）肾脏血液供应特点 1.血液供应丰富但分布不匀 二、肾脏血流特点及其调节 肾脏皮质 94左右 肾脏外髓 5%6 肾脏内髓 1 约为1200ml/min， 相当于心输出量的20%25。 肾脏血管 2.血液流经两次小动脉和两套毛细血管网 入球小动脉肾小球毛细血管网 滤过压较高，有利于肾小球滤过。 出球小动脉肾小管周围毛细血管网 胶体渗透压高，有利于肾小管的重吸收。 （二）肾血流量的调节 自身调节 现象：当动脉血压在一定范围内（10.724.0kPa/ 80 180mmHg）变动时，肾血流量保持 相对稳定。 机制：肌源学说 （Q = P/R） 血管平滑肌的紧张性受牵张刺激而改变 重要意义：通常情况下，维持正常的泌尿机能 肾血流量和肾小球滤过率的自身调节 RPF：肾血浆流量 GFR：肾小球滤过率 2.神经和体液调节（应急） 神经调节 交感神经兴奋肾血管收缩肾血流量； 体液调节 NE、E、VAP、Ang分泌肾血管收缩 肾血流量。 在紧急情况下，全身血液将重新分配。 尿生成的三个环节 ： 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 第二节 肾小球的滤过功能 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。 滤过的实验证据 肾小球的滤过是指血 液流经肾小球毛细血管 时，血浆中的部分成分 通过滤过膜滤入肾小囊 形成原尿的过程。 * 滤过率与滤过分数 （一）滤过率（GFR） 概念：单位时间内两肾生成的超滤液量。 正常成人肾小球滤过率为125ml/min，也就是每分钟生 成原尿125ml，由此推算每天生成原尿为180 L。 （二）滤过分数 肾小球滤过率与肾血浆流量的比值称滤过分数。 可用下式表示：滤过分数滤过率/肾血浆流量 已知滤过率为125ml/min，肾血浆流量为660ml/min， 则滤过分数为： 滤过率/肾血浆流量125/66010019 入球端 有效滤过压 =6.0 (2.67+1.33) =2.0kPa(15mmHg )0 有滤液生成 出球端 有效滤过压 =6.0 (4.67+1.33) = 0kPa(0mmHg) 0 无滤液生成 一、肾小球滤过作用的动力 有效滤过压=毛细血管血压-（血浆胶体渗透压+囊内压） 二、滤过的结构基础滤过膜 滤过膜由肾小球毛细血管的内皮细胞、基膜和肾 小囊上皮细胞所组成。 1.毛细血管内皮细胞层：有大量的圆形小孔，称为 窗孔，直径为50100nm。 2.基膜层：厚约300nm，是由水合凝胶所构成的微纤 维网，其上有48nm的多角形网孔。 3.肾小囊上皮细胞层：足突之间的裂隙称为裂孔， 裂孔上有一层滤过裂孔膜，膜上有直径414nm的孔 。 电学屏障作用：肾小球滤过膜的各层表面都覆盖有 带负电荷的唾液蛋白层，能阻止带负电荷的较大分子 通过，该现象称电学屏障作用。 滤过屏障滤过膜 外层 中层 内层 水分子 阳离子 葡萄糖 小分子阴 离子 白蛋白 蛋白质 机械屏障：由滤过膜的三层组织各种孔、裂构成。 电学屏障：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： 滤过膜的通透性 2.0nm自由通过 半径 2.04.2nm部分通过 4.2nm不能通过 分子量69000单体可通过 带正电荷的溶质易 通过；中性溶质次之 ；负电荷溶质难以通 过。 肾炎时带负电荷的 唾液蛋白减少或消失 ，血浆蛋白滤出，出 现蛋白尿。 2.电学屏障决定了 溶质分子所带电荷的不 同，通透性不同： 三、影响肾小球滤过的因素 （一）滤过膜的通透性和面积 2.滤过面积 1.滤过膜通透性 机械屏障作用血尿 机械屏障作用少尿 电学屏障作用蛋白尿 正常时肾小球都活动，滤过面积 = 1.5m2 滤过面积肾小球滤过率尿量 （二）有效滤过压的改变 肾小球 毛细血管压 血浆胶体 渗透压 囊内压 有效 滤过压滤过率GFR尿量 = 如：大失血交感N+、NE Cap.收缩 高Bp病晚期肾A入硬化而缩小 如：快速大量输液稀释血浆胶体渗透压 如：肾盂或输尿管结石、肿瘤 （三）肾小球血浆流量的改变 由图可见：沿着 毛细血管全长，随 着水和溶质的滤出 ，胶体渗透压逐渐 升高有效滤过 压随之下降(=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。 影响因素滤过滤过 率的变变化 滤过滤过 膜 滤过滤过 膜的孔径滤过滤过 率（血尿） 滤过滤过 膜带负电带负电 荷滤过滤过 率（蛋白尿） 滤过滤过 膜面积积滤过滤过 率（肾肾炎） 有效滤过压滤过压 毛细细血管血压压滤过滤过 率（大失血） 血浆浆胶体渗透压压滤过滤过 率（快速大量输输液 ） 囊内压压滤过滤过 率（结结石、肿肿瘤） 肾肾小球血浆浆流量滤过滤过 率（中毒性休克） 小结：影响肾小球滤过的因素 第三节 肾小管与集合管的重吸收功能 分 泌:指小管上皮细胞将自身代谢产物排入肾小管腔的过程。 重吸收:指小管上皮细胞将原尿中某些成分重新摄回血液的过程。 一、肾小管与集合管的重吸收特点和方式 血浆肾小球、肾小囊超滤液（原尿）180L 肾小管小管液 肾小管、集合管后 终尿 1.5L （一）、选择性重吸收 全部被重吸收（100%）：葡萄糖、氨基 酸； 大部分被重吸收（99%）：水、电解质 如 Na、l、HCO3 等; 小部分被重吸收：尿素； 完全不被重吸收：肌酐、尿酸。 *各段肾小管重吸收功能 的差异 近曲小管： 其重吸收能力大，重吸 收物质种类多，是肾小 管重吸收的主要部位。 远曲小管和集合管： 其重吸收分别受到血管 升压素和醛固酮的调节。 *重吸收的有限性 血浆、原尿和终尿成分比较(g/L) 成 分 血浆 原尿 终尿 浓缩倍数 水 900 980 960 1.1 蛋白质 80 0.3 微量 - 葡萄糖 1 1 极微量 - 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 1.00 100.0 氨 0.001 0.001 0.4 400.0 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(重吸收为100%)； 肌酐、氨 原尿中微量终尿中大量(由肾小管分泌)。 比较原尿与终尿量： 原尿量 =125ml/min60 24=180L/d 终尿量 =12L/d (重吸收) （二）重吸收的方式 被动重吸收： 单纯扩散 易化扩散 主动重吸收： 原发性主动转运 继发性主动转运 离子泵、 协同转运 肾小管的重吸收 过程是以细胞内液为 中介的两次跨膜转运 二、各段肾小管与集合管的重吸收功能 Na+的重吸收 99%被重吸收，以维持细胞外液中a+的浓 度和渗透压的相对稳定。 近端小管： 泵-漏模式 实际重吸收量 主动重吸收量 回漏量 近曲小管Na+重吸收的泵-漏模式： 细胞间隙内Na+渗透压 细胞间隙内静水压 部分Na+和H2O回漏入管腔内 上皮细胞的紧密连接被撑开 管腔膜Na+易化扩散进入 上皮细胞内 管周膜Na+泵将Na+泵出上皮细胞 H20顺渗透压进入上皮细胞间隙 K+ Na+ 小管上皮细胞内 基 底 膜 髓袢升支粗段Cl-的重吸收 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 梯度同向转运进入细 胞内。 进入细胞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 同向转运模： (P220) Cl - K+ Na+ Na+ K+ Cl- 水 同向转运体对速尿和利尿酸很敏感， 即它们能与Cl-竞争结合位点，从而抑制 Na+、Cl-、K+的同向转运，使小管内溶质 浓度增高，引起渗透性利尿。因此，将速 尿称髓袢利尿剂。 远曲小管和集合管： 紧密连接较紧密，回漏量较近端小管少， 使Na+浓度管外高于管内。 此部位重吸收Na+受醛固酮的调节。 总结：肾小管和集合管Na+的重吸收 部 位 重吸收量 机 制特 点 近曲 小管 65-70%管腔膜Na+-X偶联转联转 运 ，管周膜Na+泵泵 定比重吸收 (泵泵-漏现现象) 不受调节调节 髓袢 升支细细段 和粗段 25-30%细细段被动动(顺浓顺浓 度 差) 粗段主动动(Na+-K+- 2Cl-同向转转运体) 降支细细段对对 Na+不通透 重吸收量与尿 浓缩浓缩 机制有 关 远远曲小管 集合管 10%管腔膜H+ - Na+交换换 管腔膜K+ - Na+交换换 管周膜Na+泵泵 受醛醛固酮调酮调 节节 水的重吸收 （1）近球小管水的重吸收 重吸收机制: 被动过程（渗透作用）。 重吸收途径：细胞旁路； 水通道。 重吸收率：65 % 70% 特点： 类同Na+的重吸收，有球-管平衡现象 近曲小管水的重吸收量对终尿量的影响不大 （2）远曲小管和集合管水的重吸收 远曲小管和集合管水的重吸收率为1015%。 特点: 水的重吸收量根据机体的需要而被抗利尿激素 （ADH）调节； 水的重吸收量对终尿量的影响很大（1015%） 。 水通道 2.HCO3-的重吸收 特点： HCO3-的重吸收 是以CO2的形式 重吸收的； HCO3-的重吸收优 先于Cl-的重吸收； HCO3-的重吸收与 H+-Na+交换呈正相关 (H+分泌重吸收 HCO3-)。 实现排酸保碱，维 持体内酸碱平衡 3.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（K+ - Na+交换）。 重吸收的机制: 主动过程(细节尚不清楚)。 因为 K+管内 K+管外 140 (4mol/L) ：(150mol/L) 是逆浓度差进行的，故认为是主动过程 小管液管腔膜小管壁细胞管周膜管周血管 低 （主动） 高 （被动） 低 4.葡萄糖的重吸收 重吸收部位: 仅限于近曲小管 重吸收机制:与Na+重吸相伴联 的继发性主动转运。 管腔膜： 葡萄糖和Na+与管腔膜的转运 体结合同向转运入细胞内。 管周膜： 葡萄糖顺浓度差通过载体易 化扩散的方式经管周膜进入 组织间液。 葡萄糖 小管上皮细胞内 K+ Na+ Na+被管周膜钠泵泵 出Na+i为管 腔膜葡萄糖协同转运 提供动力。 因此，将管周膜 Na+泵的活动称原发性 主动转运；将葡萄糖 在管腔膜的协同转运 称继发主动转运。 葡萄糖 葡萄糖重吸收的特点：具有饱和现象 载体蛋白+葡萄糖+a+复合体 肾糖阈: 尿中不出现葡萄糖时的最高血糖浓度。 正常值：160180mg/100ml ( 9.010.0 mmol/L )。 肾糖阈高，表明肾小管对葡萄糖重吸收能力大。 葡萄糖吸收极限量(TMG):与载体蛋白含量有关 如葡萄糖的滤过量在男性达375mg/min，女性达 300mg/min时，则近球小管上皮细胞的载体已全部饱 和，对糖的重吸收量已无从增加，此量称为肾小管对 葡萄糖重吸收的极限量。 （一）H+的分泌 1.H+分泌机制 主动分泌过程 H+-Na+交换 H+泵 H+NH3 + NH4+ H+泵 H+分泌特点: 泌H+与重吸收HCO3 -、Na+呈正相关。 泌H+与泌K+呈负相 关。 第四节、肾小管和集合管的分泌与排泄作用 （二）NH3的分泌 小管上皮细胞内 谷氨酰胺 脱氨 NH3(氨) 脂溶性 肾小管腔：NH3H+ NH4+Cl- NH4Cl 单纯扩散 脱氢酶 NH3分泌的特点 泌NH3与泌H+呈正相关： 即泌NH3促进H+ - Na+交换，促进排酸保 碱,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,近曲小管也分泌。 （三）K+的分泌 1.K+的分泌机制 K+ - Na+交换 部位：远曲小管和集合管 K+管内K+管外 管周膜Na+- K+泵的主动 重吸收形成管外为正， 管内为负的电位差K+顺 电-化学梯度易化扩散进入 小管液 Na+-K+泵 K+- Na+交换 + - 2.K+的分泌特点 泌K+与泌H+呈负相关。 因为Na+- K+交换与Na+-H+交换具有竞争性抑制。 酸中毒时:Na+-H+,Na+-K+泌K+高血钾症 高血钾症时:Na+-K+,Na+-H+泌H+酸中毒 多吃多排、少吃少排、不吃也排。 Na+-K+交换与Na+-H+交换 第五节 尿液的浓缩和稀释 尿渗透压血浆渗透压高渗尿尿浓缩 如：大量出汗、呕吐、腹泻缺水 尿渗透压血浆渗透压低渗尿尿稀释 如：大量输液、饮水水过剩 尿渗透压血浆渗透压等渗尿肾功能 如：肾衰 正常尿液的渗透压：501200mOsm/(kg H2O) 髓质高渗梯度 ADHADH 集合管对水通透性 集合管对水重吸收 低渗尿(尿稀释) 集合管对水通透性 集合管对水重吸收 高渗尿(尿浓缩) (二)尿浓缩和稀释的过程 小管液在逆流系统内流动时，小管液渗透压的变化为：髓 袢降支细段由等渗递增式高渗髓袢升支细段为递减式 高渗髓袢升支粗段为递减式低渗远曲小管为低渗皮 质部集合管由低渗高渗髓质部集合管为递增式高渗。 二、影响尿液浓缩和稀释的因素 (一)肾髓质高渗梯度的破坏 1.肾髓质组织结构的改变 慢性肾盂肾炎引起肾髓质纤维化或肾囊肿引起肾髓质萎缩时 破坏髓质高渗梯度髓袢的逆流倍增作用减弱 尿液的浓缩能力降低 2.利尿药的作用 速尿、利尿酸 抑制髓袢升支粗段对Na+和Cl-的主动重吸收 髓质高渗梯度 尿液的浓缩能力降低尿量 第六节 尿生成的调节 （一）肾内自身调节 1.小管液中溶质浓度的影响 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15ml的水)。 小管液中溶质浓度小管内渗透压肾小管( 尤其近曲小管)对水的重吸收尿量。 这种利尿方式称为渗透性利尿。 例如:糖尿病的多尿； 渗透性利尿剂甘露醇、山梨醇(可被滤过 而不被重吸收)的利尿。 2.球-管平衡 球-管平衡是指近端小管对溶质和水的重吸收量 与肾小球滤过量之间保持一定平衡的现象。 实验证明，无论滤过率GFRor近曲小管对 溶质和水的重吸收量是定比重吸收的： 重吸收量/滤过量6570% 意义：使终尿量不会因滤过率的增减而出现大幅 度的变动。 当滤过率（GFR）时 管周毛细血管血流量毛细血管压 + 胶体渗透压 小管旁组织间液进入毛细血管的量 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） *与近端小管对Na+的定比重吸收有关。 在肾血流量不变的前提下： 机制： （二）神经和体液性调节 (一)肾交感神经的作用 肾交感神经兴奋(运动、高温、大出血、缺O2、 剧痛)释放NE： 激活受体入球与出球小A收缩(收缩程度： A入A出)肾毛细血管压、肾血浆流量 有效滤过压GFR； 激活受体近端小管和髓袢上皮细胞重吸收水 和NaCl ； 激活受体球旁细胞释放肾素肾素-血管 紧张素-醛固酮系统远曲小管和集合管对水、 NaCl的重吸收。 (二)体液性调节 1.血管升压素(AVP)的生理作用及分泌调节： 来源：大部分由下丘脑视上核神经细胞合成， 小部分由室旁核的神经细胞合成。 血管升压素是一种肽类神经激素。 主要生理作用： 是提高远曲小管和集合管上皮细胞对水的通 透性，从而促进水的重吸收，使尿液浓缩，尿量减 少，故又称抗利尿激素。 2.ADH的合成和释放的调节 血浆晶体 渗透压 (1-2) 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 中枢 渗透压 感受器 血浆晶体 渗透压 (1-2) 循环血量 (5-10) 心房容量 感受器 动脉压力 感受器 动脉血压 + + + 下丘脑-垂体束 A D H 垂体后叶（神经垂体） 出汗、呕吐、腹泻 大量饮水 失血 快速滴注 血管升压素合成和释放的有效刺激： 血浆晶体渗透压；循环血量 1）血浆晶体渗透压的改变 血浆晶体渗透压 渗透压感受器+ -下丘脑视 上核、室旁核合成、释放ADH 远曲小管和集合 管对水的重吸收 尿量 血浆晶体渗透压，尿量，保留体内的水分 血浆晶体渗透压，尿量，排出体内多余的水分 通过调节远曲小管和集合管对水的重吸收，可以 改变尿量，而尿量的改变反过来可使血浆晶体渗透压 恢复正常水平。 日常大量饮清水后， 可引起尿量增多，这 一现象称为水利尿。 是检测肾的稀释功能 的方法之一。 2）循环血量的改变 循环血量 左心房和大静脉容量感受器+ - 迷走神经反射性抑制下丘脑视上核、室旁核合成 、释放ADH 远曲小管和集合管对水的重吸收 尿量 循环血量，尿量 排出了过剩的水分，使循环血量得以恢复。 循环血量，尿量 使循环血量得到一部分代偿，而且还可引起血 管平滑肌收缩，使血管床容积减小，外周阻力增加 ，故血压不致下降过多，从而发挥升压抗利尿作 用。 二、醛固酮的作用和分泌调节 （1）醛固酮的生理作用 醛固酮是肾上腺皮质球状带分泌的盐皮质激素。 醛固酮对肾脏的作用主要是促进远曲小管和集合 管对Na+的重吸收和促进对K+的排泄，即所谓保Na+排 K+作用。随着Na+重吸收增加，C1-和水的重吸收也增 加，因此，醛固酮的作用是保Na+ 、潴水、排K+ ，维 持细胞外液量和渗透压的稳定。 在醛固酮作用下，水的重吸收为继发性，与Na+的 重吸收联系在一起的。而血管升压素对水重吸收的促 进作用，则与钠盐不相联系。 管腔膜转运体数量 管周膜上Na+-K+泵活动 醛固酮的生理作用 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 保Na+、排K+ 、保H2O (二)醛固酮分泌的调