生理学系列精品课件肾脏与泌尿.ppt

第九章 尿的生成和排泄,C9 Formation and Excretion Urine,李 倩 茗,尿浓缩稀释复习,排泄：机体将物质代谢终产物、进入体内 的异物及过剩物质排出体外的过程 途径：呼吸器官、消化器官、皮肤、肾脏,尿生成和排出的主要生理意义：排泄作用,尿生成部位：肾脏,尿贮存部位：膀胱 尿排出部位：膀胱 尿道,尿 量,正常10002000ml/d 多尿2500ml/d 少尿100ml/d 无尿100ml/d,学习内容,第 一 节 肾脏的结构及功能概要,1. Structure and Function of Kidney,一、肾 脏 的 结 构 特 征,二、肾 脏 的 血 液 供 应,特 点 *血流量大 *血流分布不均匀 *有两个串联的毛 细血管网,肾血管,三、肾脏的功能单位 肾单位,四、集 合 管,五、皮质肾单位和近髓肾单位,近髓肾单位 皮质肾单位 主要分布 内皮质层 外中皮质层 数 量 1015 8590 体 积 较大 较小 入球出球A口径比 11 21 髓 袢 U形 深入髓质 短 皮质/外髓部 二级毛细血管 U形 深入髓质 网状 主要功能 尿浓缩稀释 尿生成,六、近 球 小 体,组 成 功 能,七、肾 的 神 经 支 配,脊髓(T12L2中间外侧柱) 腹腔神经节 肾交感神经 肾动脉及其分支 肾小球入球小动脉、出球小动脉 近球小体的近球细胞 近端小管、髓袢升支粗段、远端小管,八、肾脏在内环境稳态中的作用,（一）排泄代谢废弃产物、外来化合物、药 物和激素的代谢产物 （二）调节水、电解质平衡和酸碱平衡 （三）调节红细胞的生成 （四）调节1,2-二羟维生素-D3的生成 （五）葡萄糖的合成(糖异生作用) （六）调节动脉血压,尿生成过程的基本步骤,肾小球的滤过 肾小管和集合管的重吸收 肾小管和集合管的分泌和排泄,第二节 肾小球的滤过功能2. Glomerular Filtration,一、肾小球的滤过作用和滤过率,肾小球滤过：血液流经肾小球时血浆中水 分和小分子物质经滤过膜进入肾小囊腔形 成原尿(超滤液)的过程,肾小球滤过,（一）肾小球滤过液的成分,微穿刺技术,P208表9-1,表9-1 血浆、滤液和尿成分比较,成分 血浆(g/L) 滤液(g/L) 尿(g/L) 尿浓缩倍数 水 900 980 960 1.1 蛋白质 7090 0.30 微量 葡萄糖 1.0 1.00 极微量 Na+ 3.3 3.30 3.50 1.1 K+ 0.2 0.20 1.50 7.5 Cl- 3.7 3.70 6.00 1.6 磷酸盐 0.04 0.04 1.50 37.5 尿素 0.3 0.30 18.0 60.0 尿酸 0.04 0.04 0.50 12.5 肌酐 0.01 0.01 1.00 100 氨 0.001 0.001 0.40 400,（二）肾小球滤过率,肾小球滤过率： 单位时间内两肾生成的超滤液量。 滤过分数： 肾小球滤过率与肾血浆流量的比值。,（glomerular filtration rate,GFR）,125ml/min,19%,滤过膜总面积：1.5 m2 滤过膜结构：,二、滤过膜及其通透性,机械屏障 电 屏 障,滤过膜通透性：,*半径2.0nm的不带 电物质可自由滤过 *半径4.2nm的物质 不能滤过 *半径2.04.2nm的物 质随半径滤过 *带负电荷的蛋白质不 易通过,70000,三、肾小球滤过的动力 有效滤过压,有效滤过压 =(肾小球Cap血压 + 肾小囊胶渗压)-(血浆 胶渗压 + 肾小囊内静水压） = 肾小球Cap血压 -(血浆胶渗压 + 囊内压),(effective filtration pression，EFP),肾小球滤过,有效滤过压,特 点,肾小球Cap血压：高(60mmHg)，两端几乎相等 血浆胶渗压：逐渐升高(32mmHg 42mmHg) 囊内压：稳定(18mmHg),有效滤过压,肾小球滤过,*入球小动脉端，EFP为正值，超滤液生成 *随水分不断滤过血浆胶体渗透压逐渐升高 EFP逐渐下降，滤过量逐渐减少 *出球小动脉端，EFP降为零，滤过即停止,滤过压平衡状态,掌握：影响肾小球滤过的因素。Na+、Cl- 水、葡萄糖的重吸收部位与机制。尿液的 浓缩和稀释过程。 熟悉： HCO3-、K+的重吸收部位与机制； K+、H+ 、NH3的分泌。,四、影 响 肾 小 球 滤 过 的 因 素,肾 小 球 毛 细 血 管 滤 过 系 数 有 效 滤 过 压 的 改 变 肾 血 浆 流 量 的变化,（一）肾小球毛细血管滤过系数(Kf),影响：Kf 滤过，Kf 滤过,Kf = 滤过膜通透性有效滤过面积 Kf = GFR / EFP,通透性改变的影响 滤过膜通透性 蛋白尿或血尿 滤过膜通透性 滤过,肾 病 综 合 征 肾 小 球 肾 炎 肾 小 球 硬 化,有效滤过面积改变的影响,有效滤过面积 肾小球滤过率,急性肾小球肾炎,肾小球毛细血管 管腔变窄或堵塞,肾小球滤过,（二）有效滤过压的改变,EFP=肾小球Cap血压-(血浆胶渗压+肾小囊内压),1. 肾小球Cap血压 影响: 肾小球Cap血压 EFP 滤过,影响肾小球毛细血管血压的因素,动脉血压： BP80mmHg肾小球Cap血压 入球小动脉和出球小动脉的阻力(口径)变化,动物实验：静脉注射NE,2. 囊 内 压,囊内压 有效滤过压 肾小球滤过率 常见于：尿路结石、肿瘤压迫、肾小管堵塞,3. 血浆胶体渗透压的改变,影响：血浆胶体渗透压 EFP GFR,例：大量快速输液,（三）肾 血 浆 流 量 的 变 化,影 响 肾血浆流量 肾小球Cap血压 血浆胶渗压上升速度 EFP 有滤过的Cap长度 有效滤过面积 肾小球滤过率,血浆胶渗压,肾小球的滤过功能,肾小球滤过：血液流经肾小球时血浆中水分 和小分子物质经滤过膜进入肾小囊腔形成原 尿(超滤液)的过程 肾小球滤过的动力：有效滤过压(EFP) EFP=肾小球Cap血压-(血浆胶渗压+肾小囊内压) 影响肾小球滤过的因素：滤过膜通透性及有 效滤过面积；有效滤过压的改变；肾血浆流 量的变化,尿生成过程的基本步骤,肾小球的滤过 肾小管和集合管的重吸收 肾小管和集合管的分泌和排泄,第 三 节 肾小管和集合管的泌尿功能 3. Transportation Function of Renal Tubule and Collecting Duct,掌握：近端小管对 Na+、Cl-、HCO3-、水 和葡萄糖的重吸收机制；肾糖阈。髓袢升 支粗端重吸收的机制。 熟悉：远曲小管和集合管的 Na+-K+ 交换、 H+的分泌、NH3的分泌。 了解：其他物质的重吸收和分泌。,重吸收 分泌和排泄,一、肾小管重吸收和分泌的特征和方式,（一）肾小管重吸收的特征 1. 重吸收量大 2. 重吸收的选择性 （P208表9-1）,小管液流量 选择性,（二）肾 小 管 重 吸 收 的 方 式,1. 被动重吸收 扩散 渗透 溶剂拖拽 2. 主动重吸收 原发 继发 入胞出胞,（三） 重吸收的有限性 （P213表9-2）,肾小管对某些物质重吸收的最大限度,物质 重吸收的最大限度 葡萄糖 320mg/min 磷酸 0.1mg/min 硫酸盐 0.06mmol/min 氨基酸 1.5mmol/min 尿酸盐 15mg/min 乳酸盐 75mg/min 血浆蛋白 30mg/min,（四）肾 小 管 分 泌 的 特 征,分泌多种物质：K+ H+ 有机阴离子(肌酐 胆碱 ) 有机酸盐和碱(尿酸盐 ) 外来物质(药物 毒物 ) 可与重吸收耦联进行,（五）重 吸 收 和 分 泌 的 方 式,被动重吸收： 扩散 渗透 溶剂拖拽 主动重吸收： 原发 继发 入胞出胞,逆向转运 电中性转运,同向转运 生电性转运,转运途径,跨细胞转运途径 细胞旁转运途径,二、肾小管和集合管的重吸收和分泌,近端(球)小管 髓袢 远曲小管和集合管,（一）近 端 小 管 的 重 吸 收 和 分 泌,重吸收：65%70%的Na+、Cl- 和水 80%的K+ 85%的HCO3- 全部葡萄糖、氨基酸 分 泌：H+ ,近 端 小 管 上 皮 细 胞 的 结 构 特 征,紧密连接,细胞间隙,管腔,Brush border 刷状缘,1. Na+、Cl- 和 水 的 重 吸 收,Na+和Cl-重吸收机制： 前半段：Na+与G、AA、SO42-等同向转运 Na+-H+交换 后半段：Cl-F-交换、Cl-被动重吸收 Na+-H+交换、Na+伴Cl-重吸收 水重吸收机制：渗透作用(伴溶质重吸收) 特点：等渗性重吸收,2. HCO3- 的 重 吸 收 及 H+ 的 分 泌,HCO3-的重吸收： 机制：以CO2的形式重吸收 特点：与Na+ - H+交换相关，优先重吸收,H+的分泌： 机制：Na+ - H+交换,近端肾小管性酸中毒,3. K+ 的 重 吸 收,重 吸 收 机 制 ？,主动转运-易化扩散,4. 葡 萄 糖 的 重 吸 收,特 点： 仅限于近球小管 重吸收有极限量,前半段,机 制： 继发性主动转运,肾 糖 阈 概 念刚出现尿糖时的血糖浓度 正常值160180mg/100ml,葡萄糖吸收极限量 概 念全部肾小管对葡萄糖的吸收 均达极限时的葡萄糖滤过量 正常值：男性375mg/min/1.73m2 女性300mg/min/1.73m2,5. 其他物质的重吸收,AA HPO42- SO42- Ca2+ Mg2+,前 半 段,Na+ X,Na+,X,K+,6. 近端小管的分泌功能,碱 有机酸 代谢终产物 毒素 药物,（二）髓袢的重吸收和分泌,重吸收：25%的Na+ Cl- 20%的K+ 10%的H2O HCO3- Ca2+ Mg2+ 分 泌：H+ (Na+ - H+交换),H2O,升支粗段,升支粗段重吸收NaCl机制,细胞内Na+浓度低于小管液,1Na+ 2Cl- 1K+ 经管腔膜 转运体顺Na+浓度差入细胞,Na+由Na+泵到组织液 Cl-经Cl-通道进入组织液 K+经K+通道进入小管液,管腔呈正电位 Na+经细胞旁重吸收,呋塞米,(三)远端小管和集合管的重吸收和分泌,重吸收：12%的Na+ Cl- 不定量H2O 分 泌：不定量的K+ H+ NH3,调节性重吸收和分泌,1. Na+ 和 Cl- 的 重 吸 收,噻嗪类利尿剂,氨苯喋啶,远曲小管后段和集合管：,主细胞：重吸收NaCl和水 分泌K+ 闰细胞：分泌H+,2. H+ 的 分 泌,机制： H+泵转运、H+-K+泵转运 特点： 与HCO3-重吸收相关 意义： 排酸保碱，调节体液的酸碱平衡,H+的分泌,3. NH3 的 分 泌,NH3的生成： 分泌机制： 意义：排毒、排酸、保碱,4. K+ 的 分 泌,机制：Na+-K+交换 特点：进多排多 进少排少 不进也排 抑制排酸保碱,- + - + - +,K+的分泌,三、影响肾小管和集合管重吸收的因素,（一）小管液中溶质的浓度 （二）肾小球滤过率 （三）抗利尿激素 （四）肾素 - 血管紧张素 - 醛固酮系统,第四节 尿液的稀释和浓缩4. Urinary Dilution and Concentration,尿液的稀释：生成大量低渗尿的过程 尿液的浓缩：生成少量高渗尿的过程,尿浓缩,学习内容,逆 流 学 说 ： 近髓肾单位U形髓袢逆流倍增作用 近髓肾单位髓袢旁U形直小血管逆流交换作用 肾髓质间隙液高渗透压梯度 ADH调节管壁水通透性 远曲小管集合管水重吸收增减 尿液浓缩稀释,一、肾 脏 尿 液 浓 缩 和 稀 释 的 原 理,浓缩和稀释 过程 高渗形成原理,（一）逆 流 交 换 与 逆 流 倍增 作 用,逆流交换,逆流倍增,溶质,水,（二）肾髓质高渗透梯度形成原理,外髓：髓袢升支粗段重吸收NaCl 内髓：集合管重吸收尿素 髓袢升支细段重吸收NaCl,肾小管通透性 形成 0 1 2 5 3 4 8,尿生成调节,肾髓质间隙液高渗梯度的形成取决于：,1. 在间隙环境中NaCl选择性积存 动力；逆流倍增作用 2. 尿素扩散到髓质间隙及尿素的再循环 保证高渗环境的形成和维持 3. 抗利尿激素(ADH)的调节作用 促进水重吸收，提高髓质尿素浓度,形成 原理,（三）直 小 血 管 的 作 用,直小血管逆流交换 保留溶质 带走大量水分 维持髓质组织液高渗,维 持,二、尿 液 浓 缩 和 稀 释 过 程,（一）尿 液 的 稀 释 原 因：溶质重吸收水重吸收 部 位：髓袢升支粗段、远曲小管、集合管 条 件：ADH分泌,尿液的浓缩,髓袢升支粗段：,主动重吸收NaCl 不重吸收水 小管液渗透压,远曲小管和集合管：,抗利尿激素释放 管壁对水的通透性 水重吸收 NaCl不断重吸收 小管液渗透压 低 渗 尿,浓缩和稀释,（二）尿 液 的 浓 缩,原因：水重吸收溶质重吸收 部位：远曲小管、集合管 条件：ADH分泌 肾髓质间隙液高渗梯度,肾髓质高渗透梯度形成原理,远曲小管和集合管：,抗利尿激素释放 管壁对水的通透性 水重吸收 NaCl重吸收 小管液渗透压 高 渗 尿,浓缩和稀释 原理,H2O,H2O,H2O,三、影响尿液浓缩和稀释的因素,（一）髓质间隙液渗透压 （二）集合管通透性 （三）直小血管血流量,髓袢升支粗段的NaCl对重吸收机制 形成 浓缩和稀释 维持,第五节 肾脏泌尿功能的调节 6. Regulation of Urine Formation,自身调节 神经调节 体液调节,第六节,一、肾 内 自 身 调 节,（一）肾血流量和肾小球滤过率的自身调节,表 现 肾动脉灌流压在 75 160mmHg 之间变动 肾血流量和肾小球滤 过率可保持相对稳。 机 制 肌原学说 管球反馈,（二）小管液中溶质的浓度,影响水的重吸收,水重吸收动力=小管外组织液渗透压-小管液渗透压,小管液的溶质浓度 小管液渗透压 水的重吸收 尿量,小管液溶质浓度增高导致渗透压升高造成 的利尿现象渗透性利尿,（三）球 - 管 平 衡 （Glomerulotabular balance）,概念：近球小管重吸收率占肾小球滤过率 65%70%保持不变的现象(定比重吸收)。 表现：肾小球滤过 近球小管重吸收 意义：终尿量不因GFR增减而大幅度波动,肾血流量不变 GFR 近球小管旁Cap血量 Cap血压 血浆胶渗压 组织液回流静水压 Na+水重吸收,机 制,球-管失平衡,渗透性利尿重吸收率65%70% 心力衰竭重吸收率65%70%,（一）肾交感神经,二、神 经 和 体 液 调 节,肾 动 脉肾血流量肾小球滤过率 肾 小 管Na+ Cl- 水重吸收 颗粒细胞肾素释放 Na+水重吸收,生 成 ：,（二）肾素-血管紧张素-醛固酮系统 Renin-angiotensin-aldosterone system,生成的调节：,入球A牵张R 致密斑R 交感神经,近球细胞,肾素,肝,血管紧张素原,血管紧张素,血管紧张素,血管紧张素,肾上腺皮质球状带,转肽酶,氨基肽酶,PGE2 PGI2,VP ET ANP,对 尿 生 成 的 调 节 ：,1. angiotensin的 作 用 *引起血管收缩(尤其出球小动脉)，提高肾小球 Cap血压，增加肾小球滤过； *促进近端小管重吸收Na+ Cl-和水重吸收 *刺激肾上腺皮质合成、分泌醛固酮 *促进神经垂体释放抗利尿激素 调节重吸收 *引起渴觉 饮水行为 *其他：抑制肾素分泌；增强交感神经的活动,2. aldosterone 的 作 用 及 其 机 制,促进远曲小管和集合管重吸收Na+，分泌K+ 促进Cl-、水重吸收 调节Na+/K+平衡 稳定细胞外液容量,保钠保水排钾,K+的分泌,醛固酮的作用机制,（四）心 房 钠 尿 肽(ANP),产生：血容量 心房肌分泌ANP,作用：扩张入球小动脉 GFR 抑制近球细胞分泌Renin 抑制肾上腺皮质分泌aldosterone 抑制ADH的分泌及其作用 抑制集合管上皮细胞的钠通道 Na+、水排泄,牵张刺激,（五）抗 利 尿 激 素（ADH）,1. ADH 来 源 合成：视上核、室旁核 运输：下丘脑 - 垂体束 贮存和释放：垂体,2. ADH对尿生成的调节作用及其机制,*提高远曲小管和集合管对水的通透性 水重吸收 尿量 *增加髓袢升支粗段重吸收 NaCl *增加内髓集合管对尿素的通透性 *缩血管 调节肾血浆流量和肾小球滤过,机制：ADH与上皮细胞管周膜V2 受体结合 激活Gs-AC系统 细胞内cAMP蛋白激酶A激活 水通道蛋白插入上皮细胞管腔膜 管腔膜水通道数量 远曲小管集合管管壁对水通透性,作用机制,3. ADH 释 放 的 调 节,主要因素：血浆晶体渗透压 循环血量 容量感受性反射 动脉血压 压力感受性反射 其他因素：血管紧张素 心房钠尿肽 乙醇 痛刺激 弱冷刺激 高度精神紧张,晶渗压 血量血压,（六）前 列 腺 素（PG）,作用：舒张肾血管 肾血流和肾小球滤过 刺激因素：肾交感神经兴奋 血管紧张素,（七）甲 状 旁 腺 激 素（PTH）,作 用： * 刺激活性维生素D3生成而促进小肠吸收 Ca2+、PO43-； * 促进肾小管重吸收Ca2+，抑制肾小管重 吸收PO43-、HCO3-、 Na+、K+和氨基酸,第六节 血浆清除率 6. Plasma Clearanse,一、清除率的概念和计算方法,血浆清除率： 指单位时间(min)由尿中排 出的某物质来自多少毫升的血浆。,计算公式：Cs =( UsV )/ Ps,二、测 定 清 除率 的 意 义,（一）测定肾小球滤过率 （二）测定肾血浆流量 （三）评估肾小管的功能,第七节 尿的排放 7. Micturition,泌尿系统图,一、膀 胱 与 尿 道 的 神 经 支 配,（一）膀 胱 与 尿 道 的 结 构 特 征,（二）膀 胱 与 尿 道 的 神 经 支 配,二、排 尿 反 射,膀胱充盈(400500ml) 膀胱壁牵张R兴奋 排尿反射,反射过程：,大 脑 皮 层,膀 胱 壁 牵张R,脊髓(S2 S4),尿,外括约肌舒张,排尿反射,膀胱充盈,逼尿肌收缩 内括约肌舒张,尿,尿道R,盆神经,盆神经,阴部神经,结 束,思 考 题,相对分子量对肾小球滤过的影响,物 质 相对分子量 滤过率 水 18 1.0 钠 23 1.0 葡萄糖 180 1.0 菊粉 5500 1.0 肌红蛋白 17000 0.75 白蛋白 69000 0.005,组 织 液 生 成,有效滤过压 =(Cap血压+组织液胶渗压)-(血浆胶渗压+组织液静水压),肾 小 管 液 流 量,近曲小管 远曲小管 集合管 尿 量,髓 袢 升支 降支,肾 小 管 液 流 量 的 变 化 (%),100 80 60 40 20 0,正常尿量 多尿,重 吸 收 量,部 位 重 吸 收 量 近 端 小 管 全部G及AA，85%HCO3- 67%的Na+、Cl-、K+、水 髓 袢 20%的Na+、Cl-、K+，10%水 远曲集合管 12%的Na+、Cl- ，不等量水,选择性重吸收和分泌,*葡萄糖、氨基酸等营养物质完全重吸收； *Na+、Cl-、水等重要物质大部分重吸收； *尿素、磷酸根等有一定