人体解剖生理学》第十章 泌尿系统-上海海洋大学-吴文惠教授.ppt

第十章 泌尿系统 第一节 泌尿系统的构成及其神经调节 基本功能 肾脏是结构复杂的代谢器官，每天要过滤190升的血 液，分离出1.5 升的代谢废物和过量的水，废舞和水变 成尿，进入膀胱后排出体外。 正常人每分钟血流量约1200ml，经肾小球滤出的滤液 （原尿）约120ml。原尿流经肾小管时，水和溶质在醛 固酮、心钠素等调控之下被选择性重吸收，钾、氢、氨 和一些药物或毒物等则被排入肾肾小管液中，随机体代 谢废物组成终尿被排出体外。原尿在逆流倍增机制及抗 利尿激素等作用下99%的水被重吸收，故正常人每日尿 量约 1500ml。 生理功能（泌尿功能和分泌功能） 其主要生理功能是生成尿液，借以排泄代谢废 物及毒物，同时通过重吸收功能保留对机体有用 物质，调节水、电解质及酸碱平衡，以及分泌内 分泌激素，其结果是维持机体内环境的稳定，使 新陈代谢正常进行。 肾脏作为重要的内分泌器官，可分泌多种生物 活性物质，如促红细胞生成素、肾素、羟化的维 生素D3和前列腺素等，参与相应生理活动的调节 。 肾脏的解剖结构 披膜 纤维囊 脂肪囊 肾筋膜 分前后两层，包绕肾 和肾上腺 肾实质和肾盂构 成肾 皮质 肾单位（约有100万 200万）肾小体和一条 与其相连通的肾小管组 成 肾小球和肾小囊。 髓质 髓质十几个锥体构成 ，锥体的尖端称为肾乳 头，伸入肾小盏。每个 乳头有许多乳头孔，为 乳头管的开口，形成筛 区，肾内形成的尿液由 此进入肾小盏。 肾小管、肾小球和肾小囊的解剖结构 两种肾单肾单 位比较较 皮质肾单 位近髓肾单位 分 布 外皮质层质层和中皮质层质层 内皮质层质层 数 量 多，占85%-90% 少，占10%-15% 肾肾小球体积积 体积积小 体积积大 血管口径 入球小动动脉口径出球 小动动脉 入球小动动脉口径=出球 小动动脉 第二次毛细细 血管网 分布在皮质质部分的肾肾小管 周围围 不仅仅分布在邻邻近的近曲 或远远曲小管，还还形成直小 血管 髓 袢 短，只达外髓质层质层 长长，深入到内髓质层质层 近球小体 有 无 交感神经经 丰富 少 肾肾素含量 多 少 皮质肾单位和远髓肾单位的差别 肾小囊与进球小体 球旁细细胞 球外系膜细细胞 致密斑 肾小囊有两层，均 由单层上皮细胞构 成，外层(壁层)与 肾小管管壁相通， 内层(脏层)紧贴在 肾小球毛细血管壁 外面，内外两层上 皮之间的腔隙称为 囊腔，与肾小管管 腔相通 肾脏的神经支配 肾交感神经主要从胸12至腰2(T12-L2)节 段的脊髓侧角发出，其纤维经腹腔神经丛支配 肾动脉（尤其是入球小动脉和出球小动脉的平 滑肌）、肾小管和颗粒细胞。肾交感神经通过 末梢释放去甲肾上腺素，调节肾血流量、肾小 球滤过率、肾小管重吸收和肾素释放。肾的各 种感受器可经肾神经传入纤维进入脊髓，并从 脊髓投射到中枢的不同部位。 肾脏的血液循环 图8-1-6 肾脏 的两套毛细血管网 肾动脉-肾段动脉-叶间动脉-弓形动脉-小叶间动脉-皮膜下毛细血管网 入球小动脉 入球小动脉 近髓肾单位血管球 皮质肾单位血管球 直小动脉 出球小动脉 出球小动脉 直小静脉 肾小管周围毛细血管网 肾小管周围毛细血管网 肾静脉- 叶间静脉-弓形静脉-小叶间静脉 星型静脉 肾血液循环流程 肾脏血液循环的特点 肾血流量大，占心输出量的1/51/4，血流分布不 均，皮质血供丰富，占94左右，髓质血供少，且越 向内髓血供越少，这与皮脂主要完成滤过功能有关。 肾血液流经两次毛细血管，首先流经肾小球毛细血 管，然后流经肾小管周围的毛细血管。肾小球毛细血 管压较低，有利于重吸收的进行。 肾血流量在动脉血压为80180mmHg范围内，通过 自身调节作用，基本维持稳定，这对保持肾小球滤过 率的恒定是非常重要的。 第二节 肾脏生成尿的过程 肾小球滤过、肾小管的重吸收和分泌三个相联系的环节 一、肾小球滤过的含义、结果和评价 含义： 肾小球滤过是指循环血液经过肾小球毛细血管时，血浆 中的水和小分子的溶质（包括少量分子量较小的血浆蛋白 ），滤入肾小囊形成超滤液（原尿）的功能，即肾脏清除 代谢产物、毒物和体内过多的水分的功能。 结果： 形成原尿 评价： 肾脏滤过功能以肾小球滤过率（glomerular filtration rate ，GRF）来衡量，正常约为125ml/min.GFR受肾血流量、 肾小球有效滤过压及肾小球滤过膜的面积和通透性等因素 的影响。肾功能不全可能是有关肾小球滤过功能的因素发 生改变的结果。 正常成人终终尿和血浆浆中一些物质浓质浓 度的比较较 血浆 （g/100ml）原尿（g/100ml）终尿 （g/100ml） 水 959896 蛋白质质80.030 葡萄糖0.10.10 钠钠0.320.320.35 钾钾0.020.020.15 尿素0.030.032 肌酐酐0.0010.0010.1 硫酸根0.0030.0030.18 磷酸根0.0030.0030.12 血浆、原尿和终尿的成分比较 上都存在有不同直径的微孔（图8-2-1） 。 （一）滤过膜的组成 毛细管内皮细胞 防止血细胞流过 50-100 nm 基膜 2-8 nm 主要滤过屏障 肾小囊上皮细胞 4-14 nm 裂隙膜是最后屏障 滤过膜的通透性 机械屏障 电学屏障 一些物质质的有效半径和肾肾小球滤过滤过 能力的关系 物质 分子量有效半径（nm）滤过能力 H2O 180.101.0 Na+230.141.0 尿素600.161.0 葡萄糖1800.361.0 蔗糖3420.441.0 菊粉55001.480.98 肌球蛋白170001.950.75 卵白蛋白430002.850.22 血红红蛋白680003.250.03 血浆浆白蛋白690003.55 0.01 滤过膜的机械屏障 小于2nm中性化合物全滤过 2-4nm的化合物部分滤过 4nm的化合物不滤过 滤过膜的电学屏障 滤过膜各层含有许多带负电荷的物质，主要为糖蛋白。 这些带负电荷的物质排斥带带负电荷的血浆蛋白，限制 它们的滤过。肾在病理情况下，滤过膜上带负电荷的糖 蛋白减少或消失，就会导致带负电荷的血浆蛋白滤过量 比正常时明显增加，从而出现蛋白尿。 不同的有效半径和带 不同电荷对右旋糖酐 滤过能力的作用 （二）肾小球滤过的动力 肾小球滤过作用的动力是有效滤过压。 肾小球有效滤过压=(肾小球毛细血管压+囊内液胶体渗 透压)-(血浆胶体渗透压+肾小囊内压)。= 有效滤过压 =肾小球毛细血管压-(血浆胶体渗透压+肾小囊内压)。 肾小球毛细血管平均值为6.0kPa(45mmHg)(为主动脉平 均压的40%左右)；用微穿法还发现，由肾小球毛血管 的入球端到出球端，血压下降不多，两端的血压几乎 相等。 肾小囊内压与近曲小管内压力相近。囊内压为 1.3kPa(10mmHg)。 有效滤过压 EFP=肾小球毛细血管血压- （血浆胶体渗透压+肾小囊内压） 图10-12 （三）影响肾小球毛细血管滤过的因素 除滤过膜的通透性和滤过面积的改变对肾小球滤过功能的有影响外 。肾小球毛细血管血压、血浆胶体渗透压、囊内压和肾血浆流量变 化对肾小球滤过功能也有影响。 (1)肾小球毛细血管血压 全身动脉血压如有改变，理应影响肾小球毛细血管的血压。 由于 肾血流量具有自身调节机制，动脉血压变动于80-180 mmHg范围内 时，肾小球毛细血管血压维持稳定，人而使肾小球滤过率基本保持 不变。 但当动脉血压降到80mmHg以下时，肾小球毛细血管将相应下降，于 是有效滤过压降低，肾小球滤过率也减少。 当动脉血压降到40-50mmHg以下时，肾小球滤过率将降低到零，因 而无尿。 在高血压病晚期，入球小动脉由于硬化而缩小，肾小球毛细血管血 压可明显降低，于是肾小球滤过率减少而导致少尿。 (2)囊内压 在正常情况下，肾小囊内压是比较稳定的。肾盂或输尿 管结石、肿瘤压迫或其他原因引起的输尿管阻塞，都可 使肾盂内压显著升高。此时囊内压也将升主，致使有效 滤过压降低，肾小球滤过率因此而减少。有些药物如果 浓度太高，可在肾小管液的酸性班干部 析出结晶；某些 疾病时溶血过多，血红蛋白过可堵塞肾小管，这些情况 也会导致囊内压升高而影响肾小球滤过。 (3)血浆胶体渗透压 人体血浆胶体渗透压在正常情况下不会有很大变动。但若 全身血浆蛋白的浓度明显降低时，血浆胶体渗透压也将降 低。此时有效滤过压将升高，肾小球滤过率也随之增加。 例如由静脉快速注入生理盐水时，肾小球滤过率将增加， 其原因之一可能是血浆胶体渗透压的降低。 (4)肾血浆流量 肾血浆流量对肾小球滤过率有很大影响，主要影响滤过平 衡的位置。如果肾血浆流量加大，肾小球毛细血管内血浆 胶体渗透压的上升速度减慢，滤过平衡就靠近出球小动脉 端，有效滤过压和滤过面积就增加，肾小球滤过率将随之 增加。如果肾血流量进一步增加，血浆胶体渗透压上升速 度就进一步减慢，肾小球毛细血管的全长都达不到滤过平 衡，全长都有滤过，肾小球滤过率就进一步增加。相反， 肾血浆流量减少时，血浆胶体渗透压的上升速度加快，滤 过平衡就靠近入球小动脉端，有效滤过压和滤过面积就减 少，肾小球滤过率将减少。 在严重缺氧、中毒性休克等病理情况下，由于交感神经兴 奋，肾血流量和肾血浆流量将显著减少，肾小球滤过率也 因而显著减少。 二、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其分 泌和重吸收作用。 分 泌:指小管上皮细胞将自身代谢产物排入管腔的过程。 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。 各段肾小管和集合管的重吸收和分泌 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)。 比较原尿与终尿 量： 原尿量 =125ml/min60 24=180L/d 终尿量 =1-2L/d (=重吸收) 重吸收的方式 方式 被动： Passive reabsorption 单纯扩散、渗透、易化扩散、溶剂拖曳(溶质随水分子一起转运) 主动： Passive reabsorption 原发主动转运(H+泵、 Na+ - K+泵、钙泵等) 继发主动转运（Na+ -葡萄糖、 Na+ - 氨基酸、 K+-Na+-2Cl- 、同向 转 运 ；Na+ - H+ 、 Na+ - K+逆向转运） 途径 跨细胞转运途径 细胞旁转运途径 如水分子和部分Na+、2Cl- 的重吸收。 肾小管各段对物质的转运水平： 近端小管约重吸收67%的Na+ 、 2Cl-、 K+、和水，85%的HCO3-、全 部的GS、AA、分泌H+ 。约有20%的Na+ 、 2Cl-、 K+等物质在髓襻被 重 吸收。远曲小管，结合管重吸收约12%的Na+ 、 2Cl-，分泌不同量的K+、 H+ ，管重吸收不同量的水。 (一)Na+的重吸收Na+重吸收机 制 前半段：主动过程。 管腔膜：.Na+分别与葡萄 糖、氨基酸、HCO3-、PO43- 等同向偶联转运； . Na+与 H+逆向偶联转运。 管周膜：Na+-K+泵。主动2/3 一、近曲小管中的物质转运Na+、Cl-、水的重吸收 后半段：被动过程。 Cl-顺浓度差经紧密连接处 重吸收管两侧电位差Na+ 顺电位差经紧密连接处重吸 收。被动1/3 Na+与H+逆向偶联转运。 X X 同向转运 逆向转运 Na+泵泵出钠 细胞内带负电荷 电化学梯 度为动力 同 易化扩散 回到血液 (二)Cl-的重吸收 机制: 由于Na+、葡萄糖、氨基酸等 物质已在近曲小管的前半段主动重 吸收后半段的管内外Cl-的浓度 差(高2040%)Cl-顺浓度差经 紧密连接处(称细胞旁路途径)进入 细胞间隙。 Cl- -HCO3-同向交换体 特点：被动重吸收;先于Na+被重 吸收 伴随Na+与H+逆向偶联转运。 Cl- HCO3 K+ Cl- (三)H2O的重吸收 重吸收机制: 被动过程（渗透作用）。 重吸收途径：细胞旁路途径； 跨细胞旁路途径。 重吸收特点： 类同Na+，具球-管平衡现象，即重吸收量始终为滤过量 的6570%。 重吸收量不随机体的需要而被调节，故近曲小管水的重 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。 (四)HCO3-的重吸收与H+的分泌 1.重吸收的机制：被动过程。 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； HCO3-的重吸收优先于Cl- 的重吸收； HCO3-的重吸收与Na+-H+ 逆向交换或H+泵呈正相关(H+ 分泌重吸收HCO3-)。 （碳酸酐酶的抑制剂为乙酰唑氨） H+泵 (五)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+重吸收的机制:主动过程(尚不清楚)。 K+管内 K+管外140 (4mol/L)(150mol/L) 是逆浓度差进行的，故认为是主动的。 (六)葡萄糖的重吸收 1.重吸收部位:仅限于近曲小管(尤其前半段)。 2.重吸收机制:继发性主动转运。 管腔膜： 葡萄糖与Na+依赖载体的同向偶联转运入细胞内。 管周膜： 葡萄糖顺浓度差经载体易化扩散进入细胞间隙(单一转运) 。 Na+被管周膜Na+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+泵的活动称原发主动；将葡 萄糖在管腔膜的协同转运称继发主动。 3.葡萄糖重吸收的特点： 具有一定的限度(可能与协同转运载体的数目有限有关)。 肾糖阈:尿中刚刚出现糖时的血糖浓度(或不出现尿糖的最 高血糖浓度)。 正常值：血糖为180mg/100ml 180mg/100ml 葡萄糖最大转运率(TMG):当全部肾小管对葡萄糖的吸收能 力都达到极限,尿中的糖量与滤出的增多量相等时的血糖浓度 。 正常值：成人男性为血糖为375mg/100ml, 成人女性为血糖为300mg/100ml 。 (七)其它物质的重吸收和分泌 1.氨基酸的重吸收同葡萄糖。 微量蛋白质通过肾小管上皮细胞的吞饮作用被重 吸收。 2.HPO42-、SO42-是与Na+同向转运重吸收的。 3.进入体内的某些物质如青霉素、酚红和大多数利 尿药等，由于与血浆蛋白结合而不能通过肾小球滤 过，均在近曲小管被主动分泌。 二、髓袢中的物质转运 特点:水盐重吸收相分离 髓袢降支细段： 对尿素、Na+不通透； 对水高度通透：水经水通道以渗透方式重吸收渗透压渐。 髓袢升支细段： 对水不通透； 对尿素中等通透； 对Na+高度通透：顺浓度差被动重吸收渗透压渐。 髓袢升支粗段： 对水、尿素不通透； 对Na+通透性低； 但能以Na+2Cl-K+同向转运体方式的继发主动转运。 同向转运体模式: 管腔膜上有Na+:2Cl- :K+同向转运体Na+（ 抑制剂为呋喃苯氨酸） 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。 （证据：1.管腔为正电位10MV ， Cl- 为被动转运 2.不含K+正电 位消失， Cl-的重吸收抑制。3. 应用Na+泵抑制剂哇巴因后Cl-的 转运受阻。） K+ 2Cl- Na+ 2Cl- K+ 2Cl- Na+ K+ K+ Na+、钙 ATP 三、远曲小管和集合管的物质转运 (一)远曲小管和集合管的重吸收 1.Na+的重吸收 重吸收的机制：是主动重吸收过程。 远曲小管后段和集合管：主细胞 吸收Na+、 Cl-、水及泌K+ 。闰细胞 泌H+ 。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。 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。 Na+ Cl- Na+ K+ Na+ Cl- K+ Na+ K+ 2.水的重吸收 特点: 重吸收量根据机体的需要而被调节； 重吸收量对终尿量的影响很大。 机制: 远曲小管初段：同髓袢升支一样，对水仍不通透。 远曲小管后段和集合管：管腔膜有ADH调控的水通 道(当ADH作用时，水通道便从胞浆镶嵌到管腔膜上) ，调节水的重吸收。 (二)肾小管和集合管的分泌 . K+的分泌Excretion of potassium 部位：远曲小管末段和集 合管的主细胞 K+分泌动力: .是Na+的浓度差 K+管内K+管外 .管腔膜Na+重吸收管外为 正 管内为负的电位差 .管腔膜Na+重吸收促进了泵的活性 Na+ Cl- K+ Na+ K+ K+分泌特点: 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 多吃多排、少吃少排、不吃也排。 当大量使用利尿药时,应注意适当补钾 ，以防止低血钾症的发生。 2.H+的分泌 H+分泌机制: 闰细胞是主动分泌。 Na+-H+交换 H+泵 =泌H+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 H+ H+ Na+ HCO3- NH3 HPO42+ CO2 NH4+可滴定碱 H2PO4-可滴定酸 3. NH4的分泌Aminonia secretion 部位：肾小管和集合管（除 髓袢细段外） 机制：谷氨酰胺NH3（小 管液）NH3+ H+NH4+NH4Cl 作用：排 H，NaHCO3重 吸收 , 维持酸碱平衡 H+NH3 NH4+ NH3 NH3分泌特点: 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。 肾小管和集合管物质重吸收的总结 一、Na+重吸收 部 位量机 制特 点 近曲 小管 60- 70% 初段主动(管腔膜Na+-X 偶联转运，管周膜Na+泵) 后段被动(顺电位差经细 胞旁路) 定比重吸收 不受调节 髓袢 升支 25- 30% 细段被动(顺浓度差) 粗段主动(Na+-K+-2Cl-同 向转运体复合物) 降支细段对 Na+不通透 重吸收量与尿 浓缩机制有关 远曲管 集合管 10%管腔膜Na+-Cl-交换 管周膜Na+泵 受调节 肾小管和集合管物质重吸收的总结 二、H2O重吸收 部 位量机 制特 点 近曲 小管 65%被动(渗透作用) 细胞旁路 水通道 球-管平衡 不受调节 髓袢15%降支细段被动(渗透作用) 升支对水不通透 远曲管 集合管 10% 9.3% 被动(水通道)远曲管初段水 不通透 受ADH调节 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。 进球小管、髓袢、远球小管和集合管 各段肾小管和集合管的物质转运比较 主要物质近球小管髓袢远球小管和集合管 NaCl 的重吸收 67%20%12% 水的重吸收67%12%8-17%（与进水量有关） 葡萄糖和氨基酸的重吸收100% K+的重吸收67%20% K+的分泌主要部位 HCO3-的重吸收85%与H+分泌量相呼应 H+的分泌部分主要部位 NH3的分泌主要部位 重吸收和分泌的特点： 选择性：对机体有用的物质重吸收多（如葡萄糖），无用的不吸收甚至分泌 （如肌酐）。 有一定的限度： 远曲小管和集合管的机能可调节：远曲小管和集合管虽然重吸收的量较其它 部位少，但这里是可以被调节的主要部位 （二）尿液的浓缩和稀释 正常人血浆的总渗透浓度约为280- 310mOsm/L之间。而正常人的尿液的渗透 浓度可在约50-1200mOsm/L之间波动。当 机体缺水时，尿液的渗透压可明显高于 血浆，称为高渗尿，即尿被浓缩。当机 体水分过多时，尿液的渗透压可明显低 于血浆的渗透压，称为低渗尿。肾脏的 尿浓缩和尿稀释能力，在维持体液平衡 和渗透压恒定中有极为重要的作用。 肾髓质渗透浓度梯度及其形成 肾小管液中的水被重吸收而溶质仍留在肾小管 液中，肾髓质渗透浓度梯度形成。 肾髓质渗透梯度示意图 髓质高渗梯度的形成（逆流倍增）示意图 1. 逆流倍增 （counter-current multiplication）： 横向梯度小变化纵向梯度成倍变化 2.形成过程 前提：各段肾小管对水、尿素 和NaCl通透性不同 外髓部高渗梯度的形成 髓升支粗段主动重吸收NaCl（ 原动力） 内髓部高渗梯度的形成 尿素和NaCl共同形成 尿素再循环 外髓部高渗梯度的形成（NaCl分泌） 位于外髓部的髓袢升支粗段，可主动重吸 收NaCl，而对水不易通透，故当升支粗 段的小管液向皮质方向流动时，因NaCl 不断进入周围组织液，一方面使小管液渗 透压降低或为低渗液，另一方面造成外髓 部组织液高渗，而且越近内髓部，渗透压 越高，形成高渗梯度。 内髓部高渗梯度的形成（尿素） 当小管液流经远曲小管和外髓部集合管时，由于管壁对 尿素不易通透，而水由于抗利尿激素的存在被渗透性重 吸收，导致管内尿素浓度逐渐升高，当小管液流经内髓 集合管时，由于管壁对尿素易通透小管液中尿素就顺浓 度迅速进入内髓组织间液，造成内髓组织液的高渗。 髓袢升支细段对尿素有中等通透性，内髓组织液中的尿 素可部分扩散入髓袢升支细段，经远曲小管、外髓部集 合至内髓部集合管时再扩散入组织液，形成尿素再循环 ，这将促进内髓组织液中高渗梯度的形成。 髓袢降支细段对NaCl不易通透，但对水易通透， 当水管液流经该段时，在髓质高渗的作用下，水 不断渗入组织液，而管内NaCl浓度逐渐升高，至 转折处达最高，当小管液拆返流向升支细管时， 由于该段对NaCl易通透，对水不易通透，小管液 中的NaCl不断向管外组织扩散，形成高渗梯度。 Na+ Cl- 尿素 尿素 尿 素 水 尿素 尿素 尿素 尿素 尿素 尿素 NaCl NaCl NaCl NaCl NaCl NaCl 水 水 尿 素 尿 素 尿 素 尿素 尿素 尿素 肾髓质高渗梯度形成的要点: (1)启动力量: 髓袢升支粗段对Na+和 Cl-的主动重吸收； (2)外髓部组织液高渗：由NaCl形成; (3)内髓部组织液高渗： 由尿素和NaCl共同形成。 肾髓质高渗梯度的保持 直小血管由近髓肾单位出球小动脉延续而成，与髓袢 平行，呈U形，对水及小分子溶质（NaCl、尿素等）具 有通透性，其中血流阻力大，血流缓慢。 当血液流经直小血管降支时，周围组织液中的NaCl和 尿素浓度较高，不断顺浓度差向血管内扩散，水则不断 渗出，从而使血管内NaCl和尿素浓度不断升高，至转折 处达到最高。血流转向升支后，由于血管内NaCl和尿素 的浓度高于同一水平组织液内的浓度，NaCl和尿素不断 顺浓度差向组织液扩散，水则不断渗入。由于直小血管 中血液缓慢，有充分的时间进行上述物质交换，且血流 阻力大，血压不断降低，促进水向血管内转移。这样， 通过直小血管，既可保留肾髓质组织液高浓度的溶质， 又可除去肾髓质重吸收的水分，从而保证了肾髓质高渗 状态。 1 逆流交换系统从热源带走热量少 2 直小血管的作用：只带走少量溶质和多余的水 ，维持高渗梯度 影响尿浓缩和稀释的因素 肾脏能否最大限度地排出浓缩尿或稀释尿，主要有赖 于髓袢、集合管和直小血管等结构与功能的正常。 1.髓袢的结构与机能 髓袢结构与机能的完整性是保持肾对尿液浓缩功能的 重要条件。 2.尿素浓度 尿素为蛋白质代谢的产物，是形成内髓部高渗的重要 因素。 3.直小血管的血流 髓质血流的低容量和低速度在有效的逆流扩散交换过 程中是重要的因素。 4.集合管对水的通透性 取决于血浆ADH “尿崩症“ 尿浓缩和稀释的过程 尿浓缩和稀释过程主要在远曲小管和集合管中进行 ，受抗利尿激素（ADH）的调节。 （一）尿液的浓缩 当机体缺水时，ADH释放增加，使远曲小管、集合管 对水的通透性增加。当小管液流经远曲小管和集合管 时，由于髓质高渗梯度的存在，其中水分不断进入组 织液被重吸收，管内溶质浓度不断升高变为高渗，尿 被浓度、尿量减少。 （二）尿液的稀释 当机体水过剩时，ADH释放减少，远曲小管、集合管 对水的通透性降低，水重吸收减少，而远曲小管、集 合管仍继续主动重吸收NaCl，小管液渗透不断降低， 尿被稀释、尿量增加。 第三节 尿生成的调节 一 肾内自身调节 1 肾血流量的自身调节 肾血流量的自身调节表现为动脉血压在80180mmHg范 围内变动时，肾血流量保持相对恒定，不随血压的变化 而变化。从而使滤液生成量和尿量也保持相对稳定 2 小管液中溶质的浓度 小管液中溶质所呈现的渗透压，是对抗肾小管重吸收水 分的力量。如果小管液溶质浓度很高，渗透压很大，就会 妨碍肾小管特别是近球小管对水的重吸收，小管液中的Na+ 被稀释而浓度下降，小管液中与细胞内的Na+浓度差变小， Na+重吸收减少，因此，不仅尿量增多，NaCI排出也增多。 例如糖尿病患者的多尿，就是由于小管液中葡萄糖含量增 多，肾小管不能将葡萄糖完全重吸收回血，小管液渗透压 因而增高，结果妨碍了水和NaCI的重吸收所造成的。临床 上有时给病人使用肾小球滤过而又不被肾小管重吸收的物 质，如甘露醇等，利用它来提高小管液中溶质的浓度，借 以达到利尿和消除水肿的目的。这种利尿方式称为渗透性 利尿。 3 球-管平衡 近球小管对溶质和水的重吸收量不是固定不变的，而 是随肾小球滤过率的变动而发生变化。肾小球滤过率增 大，滤液中的Na+和水的总含量增加。近球小管对Na+和 水的重吸收率也提高；反之，肾小球滤过率减小，滤液 中的Na+和水的总含量也减少，近球小管的Na+的水的重 吸收率也相应地降低。实验说明，不论肾小球滤过率或 增或减，近球小管是定比重吸收（constant fraction reabsorption）的，即近球小管的重吸收率始终占肾小 球滤过率的65%-70%左右（即重吸收百分率为65%-70%） 。这种现象称为球-管平衡（glomerulotubular balance）。 球管平衡的生理意义在于使尿中排出的溶质和水不致 因肾小管滤过率的增减而出现大幅度的变动。 4 管-球反馈 管-球反馈是肾血流量和肾小球滤过率自身调节的重要机 制之一。当肾血流量和肾小球滤过率增加时，到达远曲小 管致密斑的小管液的流量增加，致密班发生信息，使肾血 流量和肾小球滤过率恢复至正常。相反，肾血流量和肾小 球滤过率减少时，流经致密斑的小管液流量就下降，致密 斑发生信息，使肾血流量和肾小球滤过率增加至正常水平 。这种小管液流量变化影响肾血流量和肾小球滤过率的现 象称为管-球反馈（tubuloglomerular feed back）。 有人认为致密斑主要感受小管液中的NaCI含量改变而不是小管液的流量。一般来说，肾小管液流量 与NaCI含量成正比。致密斑发在管-球环节中起重要的传感器（sensor）作用。致密斑与入球小动脉 和出球小动脉相邻。致密斑发出的信息通过某种途径影响入球小动脉的口径，从而影响肾血流量和 肾小球滤过率。当肾血流量增加时，肾小球滤过率也增加，流经远曲小管的小管液量也增加，致密 斑部位NaCI含量升高，致密斑发出信息刺激颗粒细胞释放肾素，导致局部生成血管紧张素，血管 紧张素引起入球小动脉收缩，口径缩小，阻力增加，从而使肾血流量和肾小球滤过率恢复至原来 水平。相反，当肾血流量减少时，肾小球滤过率下降，流经远曲小管的小管液流量减少，颗粒细胞 释放肾素减少，血管紧张至少生成减少，入球小动脉收缩变弱，口径变粗，阻力减少，肾血流量 恢复至原有水平。此外，肾内产生的前列腺素、腺苷和儿茶酚胺等也参与管-球反馈。 二、神经体液调节 肾脏对机体水盐代谢的调节， 有赖 于下丘脑视上核分泌的抗利尿激素和肾 上腺皮质分泌的醛固酮的作用。 血管升压素的作用机制示意图 渗透压感受器 下丘脑视上核和室旁核 神经垂体 VP分泌 集合管和远曲小管对水的重吸收 体内水、体液渗透压、尿被浓缩、尿量 体液渗透压 (+) 容量感受器 血容量 血压 () 迷走N 压力感受器() 抗利尿激素与远曲小管和集合管上皮细胞管周膜上 的V2受体结合后，激活膜内的腺甘酸化酶，使上皮细 胞中cAMP的生成增加；cAMP生成增加激活上皮细胞 中的蛋白激酶，蛋白激酶的激活，使位于管腔膜附 近的含有水通道的小泡镶嵌在管腔膜上，增加管腔 膜上的水通道，从而增加水的通透性。 调节抗利尿激素的主要因素是血浆晶体渗透压和循 环血量、动脉血压。 抗利尿激素的分泌 当机体缺水时，血浆渗透压升高，刺激了下丘脑的 视上核及其附近对渗透压变化敏感的细胞（成为渗透压 感受器）的兴奋，增加抗利尿激素的生成和分泌，从而 降低了尿的排出量，保留了体内水分。渗透压感受器除 存在于下丘脑外，还可能存在于其他器官组织中。 2循环血量的改变 循环血量的改变也能刺激有关感受器而反射性的响 抗利尿素的释放。在大动脉、左心房壁的内膜下存在有 一种容量感受器（或牵张感受器）。 3颈动脉窦的压力感受器对抗利尿素释放的作用 刺激了颈动脉窦的压力感受器，能反射性地抑制抗 利尿激素的释放。抗利尿素主要作用于远曲小管和集合 管，促进水分的重吸收和尿液的浓缩，引起少尿，抗利 尿素分泌多时可引起无尿。（ 血管紧张素-醛固酮调节 ANP atrial natriuretic peptide 心房钠尿肽 Ang Angiotensin 血管紧张素 ACTH 促肾上腺皮质激素 1. 血管紧张素对尿生成的调节包括：刺激 醛固酮的合成和分泌；醛固酮可调节远曲小管和 集合管上皮细胞的Na+和K+转运；可直接刺激近 球小管对NaCI的重吸收，使尿中排出的NaCI减少 ；刺激垂体后叶释放抗利尿激素，因而增加远 曲小管和集合管对水的重吸收，使尿量减少。 2. 醛固酮对尿生成的调节醛固酮是肾上腺皮质 球状带分泌的一种激素。它对肾的作用是促进远 曲小管和集合管的主细胞重吸收Na+，同时促进K+ 的排出，所以醛固酮有保Na+排K+作用。 醛固酮的作用机制 醛固酮进入远曲小管和集合管的上皮细胞后，与胞浆受 体结合，形成激素-受体复合物；后者通过核膜，与核中的 DNA特异性结合位点相互作用，调节特异性mRNA转录，最后 合成多种的醛固酮诱导蛋白（aldosterone-induced protein）。醛固酮诱导蛋白可能是：管腔膜的Na+通道 蛋白，从而增加管腔的Na+通道数量；线粒体中合成的 ATP的酶，增加ATP的生成，为上皮细胞活动（Na+泵）提供 更多的能量；基侧膜的Na+泵，增加Na+泵的活性，促进 细胞内的Na+泵回血液和K+进入细胞，提高细胞内的K+浓度 ，有利于K+分泌（图8-21）；由于Na+重吸收增加，造成了 小管腔内的负电位，有利于K+的分泌和CI-的重吸收。结果 ，在醛固酮的作用下，远曲小管和集合管对Na+和集合管对 Na+的重吸收增强的同时，CI-和水的重吸收增加，导致细 胞外液量增多；K+的分泌量增加。 肾素的分泌受多方面因素的调节，概括起来主要有三方面 （1）肾血流量 当肾动脉压显著下降，肾血流量减少时，入球小动脉 管壁处被牵张的程度减弱，从而促进其中的近球细胞（球 旁细胞）释放肾素。同时由于肾血流量减少，肾小球滤