基础医学肾的排泄功能和体液调节医学PPT

肾的排泄功能和体液调节 1 医药交流课件 排泄 指机体将新陈代谢的终产物 多余的物质或异物等 通过血液循环由某些排泄器官向体外排出的过程 排泄途径 1由肺排出CO2和水分 2由消化道排出胆色素 无机盐 3由皮肤排出水分 少量尿素和盐类 4由肾脏以尿的形式排泄 2 尿 排除机体的大部分代谢终产物以及进入体内的异物 调节细胞外液量和渗透压 保留体液中的重要电解质如钠 钾 碳酸氢盐以及氯离子等 排出氢离子 维持酸碱平衡 3 第一节肾的结构和血液供应特点 一 肾脏的解剖特点肾脏的结构与功能的基本单位称为肾单位 nephron 肾单位与集合管 collectionduct 共同完成泌尿功能 集合管不包括在肾单位内 但在功能上与肾单位密切相关 4 一 肾单位 1 肾单位的组成 1 肾小体肾小体包括肾小球和肾球囊 肾小球是一团毛细血管网 其其端分别和入球小动脉和出球小动脉相连 肾球囊为肾小球的包囊 由两层上皮细胞组成 两层上皮之间形成肾囊腔 2 肾小管肾小管起于肾球囊腔 止于集合管 分为近曲小管 髓袢降支粗段 髓袢降支细段 髓袢升支细段 髓袢升支粗段 远曲小管 5 6 2 肾单位的分类 1 皮质肾单位主要位于皮质浅表部位 它的肾小球较小 髓袢短 一般只伸入髓质外带 甚至达不到髓质 2 髓旁肾单位集中分布于皮质较深处靠近髓质部位 它的肾小球较大 髓袢较长 可深入到髓质内带 7 8 二 肾小球旁器 1 球旁细胞 juxtaglomerularcells 位于近端小动脉中膜内的肌上皮样细胞 内含有肾素的分泌颗粒 当血流量减少时 可分泌肾素 2 球外系膜细胞 extraglomerularmesangialcells 3 致密斑 maculadensa 位于远曲小管的起始部 可感受小管液中Na 的含量 并与间质细胞共同参与调节近端细胞对肾素的释放 9 10 二 肾脏血液循环的特征 一 肾脏的血液供应特点1 直接来自腹主动脉 血压高 流量大 分布不均匀 2 两套毛细血管网 压力高 有利于肾小球的滤过 管周围毛细血管网血压较低 胶体渗透压高 有利于重吸收作用 直小血管U型 细长 保持髓质的渗透压梯度 对尿的浓缩有重要意义 11 二 肾血流量的调节 1 自身调节 autoregulation 1 动脉血压在一定范围内 80 180mmHg 变动时 肾血流量不依赖于肾外神经支配 能够保持相对恒定 2 自身调节的机制 肌源学说入球小动脉舒缩与跨壁压变化直接相关 管 球反馈 tubulogomerularfeedback 12 2 神经和体液调节 交感神经兴奋时 肾血管收缩 肾血流量减少 肾交感神经活动减弱时 肾血管舒张 肾血流量增加 肾上腺素 去甲肾上腺素 血管紧张素II 血管升压素也能引起血管收缩 前列腺素 乙酰胆碱 心房利尿钠肽则可舒张肾血管 一般情况下 肾主要依靠自身调节来维持血流量相对稳定 以保证泌尿功能的正常进行 在异常情况下 如大失血 中毒性休克 缺O2等机体处于应急状态时 通过交感神经和一些体液因素的调节使肾血流量减少 这对维持脑 心等重要器官的血液供应有重要意义 13 第二节尿的生成过程 一 尿的生成过程尿生成的过程是在肾单位和集合管中进行 包括三个环节 肾小球的滤过作用 filtation 肾小管集合管的重吸收及其分泌 14 一 肾小球的滤过作用 机械屏障电学屏障各层组织表面均有唾液蛋白 即酸性糖蛋白带负电 分布 所以同样大小的分子 带正电荷者易过 中性者次之 而带负电荷难于通过 而血浆蛋白质在体液环境下常带负电 所以难于被滤过总之 对于血浆中除蛋白质大分子外 该滤过膜厚度不足1 m 又有孔隙 其通透性很大 15 滤过动力 促进滤过的力量 肾小球毛细血管血压 45mmHg 囊内液胶体渗透压 可忽略不计 阻止滤过的力量 血浆胶体渗透压 入球端25mmHg 囊内压 10mmHg 肾小球有效滤过压 肾小球毛细血管血压 囊内液胶体渗透压 血浆胶体渗透压 囊内压 有效滤过压 肾小球毛细血压 血浆胶渗 肾囊腔内压 16 滤过率与滤过分数 事实上 通常流经两侧肾小球的血浆量 在人为650ml 只有约1 5 人125ml 分钟 滤过到肾囊成为原尿 但这个数字积累起来也甚为可观 一昼夜原尿生成量 人约180L 单位时间内原尿生成量称为滤过率 glomerularfiltrationrate GFR 而原尿量与同一时间流经两侧肾小球的血浆量之比称为滤过分数 可反应血液和肾脏机能状况 17 影响尿生成的因素 1 影响滤过的因素 1 滤过膜 面积 人正常时有效滤过面积约1 5m2 双侧肾 急性肾小球肾炎 肿胀 少量至无尿 通透性 缺氧 中毒 蛋白分解 通透性增大 电化学屏障的受损导致蛋白尿 机械屏障受损导致血尿 18 2 有效滤过压 有效滤过压 肾小球毛细血管血压 血浆胶体渗透压 囊内压 肾小球毛细血管压动脉血压在80 180mmHg范围内波动时 可以自身调节 当动脉血压低于80mmHg时 交感神经参与调节 当动脉血压低于40 50mmHg 出现无尿 休克 19 肾小囊内压在正常情况下 肾小囊内压变化较小 尿路梗阻 肾小囊内液体流出不畅 囊内压增高 有效滤过压下降 肾小球滤过减少 有些药物如果浓度太高 可在肾小管的酸性环境中析出结晶 如磺胺类药物 导致囊内压增高 大量喝水 口服小苏打 血浆胶体渗透压主要取决于血浆蛋白浓度 当血浆蛋白浓度降低 有效滤过压增加 肾小球滤过增多 20 3 血流量血流量减少 血浆胶渗上升快 肾小球毛细血管中有滤过作用的甲 乙段较短 滤过率较少 当肾小球血浆流量比正常大三倍 血浆胶惨上升速度更慢 全长滤过 滤过率最高 21 第三节肾小管 集合管的转运功能 通过肾小球滤过生成的原尿进入肾小管后称小管液 一 重吸收的方式 与小肠的吸收相似 1 主动重吸收 葡萄糖 Vit Na Ca2 K PO43 尿酸根离子等2 被动重吸收 水 某些溶质3 吞饮作用 极微量的蛋白质在近曲小管 22 二 肾脏不同部位的重吸收 一 近端小管大部分物质的主要重吸收部位 约67 Na Cl K 和水 85 的HCO3 全部的葡萄糖 氨基酸在此被重吸收 23 1 Na 和Cl 在近端小管前半段 Na 顺电化学梯度 被重吸收 动力是Na 泵 大部分Na 与葡萄糖 氨基酸同向转运 与H 逆向转运而被主动重吸收 24 近端小管后半段 Na 和CI 主要通过细胞旁路和跨上皮细胞两条途径重吸收 CI 顺浓度梯度经细胞旁路而重吸收 生电性的 所以 Na 顺电位差通过细胞旁路而被动重吸收 25 26 2 水67 左右的水的重吸收是在渗透压差作用下而被动吸收 属于等渗重吸收 isosmoticreabsorption 与体水是否缺乏无关 3 HCO3 HCO3 是以CO2形式重吸收 要有H 分泌 肾小管各段均可分泌H Na H 交换 4 K 绝大部分的K 在近端小管被重吸收 近端小管K 的重吸收是逆浓度差和电位差而进行的主动重吸收 具体机制不清 远端小管和集合管处 渗透压会随着体水是否缺乏出现大幅度的变化 小管液渗透压与血浆渗透压相等 27 5 葡萄糖 部位 仅限于近端小管 方式 借助于Na 的主动重吸收而被继发性主动转运 secondaryactivetransport 的 肾糖阈 renalglucosethreshold WHAT 尿中开始出现葡萄糖的最低血糖浓度 正常成年人为160 180mg ml WHY 肾小管对葡萄糖的重吸收有一定限度 HOW 反映吸收能力低的那部分肾小管对葡萄糖的最大吸收能力 28 在近端小管 氨基酸 SO42 HPO32 也是与Na 相伴经载体同回转运吸收 正常时滤过的少量小分子蛋白通过小管上皮细胞的吞饮作用而重吸收 29 二 髓袢 1 Na 和Cl 20 位置 主要在髓袢升支粗段方式 1个Na 主动重吸收 将2个Cl 1个K 同向转运至细胞内 动力 钠泵结果 Na 通过钠泵至组织间液 Cl 由浓度梯度至组织间液 K 顺浓度梯度回小管液 使小管呈正电位 30 2 水 10 的水在此被重吸收 位置 髓袢降支细段对水通透性较高 近端小管直段对水通透 髓袢升支细段对水不通透 髓袢升支粗段对水不通透 方式 高渗作用 31 三 远曲小管和集合管 1 Na Cl 12 继发性主动转运 远曲小管前段 Na 与Cl 同向转运进入细胞 动力是钠泵 远曲小管后段与集合管 Na 单独进入细胞 动力是Na 泵 32 2 水 不同量 水的重吸收主要受抗利尿激素的调控 与机体是否缺水有关 是否缺水 激素释放量的增减 集合管对水的通透性改变 远曲小管始段对水不通透 33 三 肾小管和集合管的分泌排泄作用 secretion 1 H 方式 继发主动转运 HOW 近端小管Na H 交换 意义 排H 保碱 酸碱平衡 泌K 与泌H 存在竞争关系 WHY 远球小管同时有Na K 交换 34 2 NH3Where 在远曲小管 集合管 How 谷氨酰胺脱氨生成NH4 NH4 生成NH3和H NH4 通过逆向转运体进入小管液 Why 促进H 的分泌而排酸 也能增加NaHCO3的重吸收 在酸中毒时NH3的分泌增加 近端小管也可分泌NH3 35 第四节尿的浓缩与稀释 逆流倍增假说 36 医药交流课件 背景介绍 肾小球超滤液在流经肾小管各段时 其渗透压会发生改变 近端小管和髓袢 渗透压的变化是固定的 远端小管和集合管 渗透压的变化是不固定的 可随机体缺水或水过多的情况而出现大幅度的变动 37 近曲小管 近端小管直段 髓袢降支细段 髓袢升支细段 髓袢升支粗段 远曲小管 38 近端小管 等渗重吸收 末端 小管液与血浆渗透压相等髓袢降支细段 条件 管外高渗 管对水有通透性 变化 管内水被重吸收 结果 管内渗透浓度升高 直至接近管外渗透度 髓袢升支细段 条件 管壁内 NaCl 高 管外的 尿素 高管壁对两者通透 变化 管内NaCl重吸收 管内尿素分泌 结果 管内渗透浓度逐渐降低 39 髓袢升支粗段 条件 管外高渗 管对NaCl主动吸收 变化 管内Na K 2Cl 同向转运 NaCl重吸收 结果 管内渗透浓度继续降低 正常成人终尿的排出量约为1 5L d 40 升高 降低 41 一 尿液的稀释 WHAT 使尿液的渗透浓度下降 结果其低于血浆的渗透浓度 WHERE 主要在远端小管和集合管PROCESS 体内水分过多 血浆晶体渗透压下降 血管升压素释放被抑制 管对水的通透性很低 水不能被重吸收 管内的NaCl继续被重吸收 RESULT 管内的渗透浓度下降 形成低渗尿 管壁对水的通透性受到血管升压素的控制 42 例子 饮大量清水 血浆晶体渗透压下降 血管升压素释放下降 尿量增加 尿液稀释 反 血管升压素作用缺失时 出现尿崩症 43 二 尿液的浓缩 WHAT 无水 缺水 血浆晶体渗透压上升 尿量减少 尿液浓缩 渗透浓度很高 WHERE 远端小管和集合管WHY 管内水继续吸收 溶质仍留在管内 HOW 方式 渗透 动力 肾小管 集合管内外 髓质 的渗透浓度梯度 or要求小管周围组织液是高渗的 44 CONDITION 肾髓质的渗透浓度梯度 渗透浓度梯度形成又是以髓袢的形态 功能特性为基础的 THEORY 逆流倍增机制 45 一 原理 逆流倍增机制 定义 两个并列的管道 其中液体的溶质浓度或热量不同 而液体流动方向相反 管壁具有通透性或导热性 则液体在流动过程中 其溶质或热量可以在两管之间进行交换 管壁通透性和管道周围环境的作用 就会产生逆流倍增现象 46 47 模型分析 甲管 溶液流进 通过甲乙的连接部分又折返 经乙管流出 条件 当M1能主动把NaCl从乙甲泵 且对水不通透 变化 当含有NaCl溶液的液体在甲管中向下流动 M1不断把乙管中的NaCl泵入甲管 结果 甲管液体NaCl的浓度自上而下地越来越高 弯曲部达最大值 48 乙管 容器中的液体折返自下而上的流动 NaCl 越来越低 甲管 乙管 自上而下 溶质的浓度逐渐升高 即出现了逆流倍增 49 丙管 条件 液体渗透浓度低于乙管 液体自上而下 且M2只对水通透 变化 丙管中的水通过渗透作用进入乙管 液体在丙管内向下流动的过程中 溶质的浓度自上而下逐渐增加 结果 丙管流出的液体浓度要比流入时高 其最大值取决于乙管液的渗透度 M2膜对水通透性的大小 50 应用 髓袢和集合管的结构排列与上述逆流倍增模型很相似 直小血管也符合逆流的条件 超滤液从近端小管经髓袢降支向下流动 折返后 经髓袢升支向相反的方向流动 再经过集合管向下流动 最后进入肾小盏 51 肾髓质渗透梯度形成的过程及机制 1 升支粗段主动重吸收NaCl 对水不通透 结果小管液在向皮质方向流动时渗透浓度逐渐降低 而小管周围组织中由于NaCl的堆积 渗透浓度提高 形成髓质高渗 外髓部组织间液高渗是NaCl主动重吸收形成的 该段膜对水不通透是形成外髓质高渗的重要条件 Na K 2Cl 52 2 降支细段对水通透 对NaCl和尿素相对不通透 髓质从外髓部向内髓部的渗透浓度梯度 降支中的水不断进入组织间隙 使小管液从上至下形成一逐渐升高的浓度梯度 至髓袢折返处 渗透浓度达峰值 53 3 升支细段髓袢升支细段对水不通透 对NaCl能通透 对尿素为中等通透 小管液从内髓部向皮质方向流动时 NaCl不断向组织间液扩散 结果 小管液的NaCl浓度越来越低 小管外组织间液NaCl浓度升高 小管液流入远端小管时变为低渗 而髓质中形成高渗 54 4 髓质集合管 尿素 位置 近端小管被吸收 髓袢升支中等度通透 内髓部高度通透 变化 当小管液流经髓袢远端小管时 水被重吸收 导致管内尿素升高 到达内髓部集合管时 上皮细胞对尿素的通透性增加 尿素从小管液中向内髓部组织扩散 导致内髓部的渗透浓度升高 55 调节 血管升压素可增加内髓部集合管对尿素的通透性 增高内髓部的渗透浓度 小结 内髓部组织高渗是由NaCl和尿素共同构成 56 二 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 57 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 urea 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 58 第五节尿生成的调节 如前所述 肾脏的泌尿功能 不仅对于代谢产物的排出 而且对于血浆乃至全身电解质平衡 水盐平衡及酸碱平衡都具有重要意义 机体通过肾脏的自身调节 如肾血流量的恒定 球管平衡等 和神经体液调节来实现的 与全身情况配合 59 1 交感神经系统 肾交感神经兴奋 1 较弱时 入球小动脉与出球小动脉等比例收缩 GFR不显著 较强时 入球小动脉收缩大于出球小动脉 血浆流量下降 血压下降 有效滤过压降低 GFR降低 2 刺激近端小体中的颗粒细胞释放肾素 导致循环中的血管紧张素 和醛固酮含量增多 增加肾小管对NaCl和水的重吸收 60 3 低频率低强度电刺激肾交感神经 在不改变肾小球滤过率的情况下 可增加近端小管和髓袢对Na Cl 和水的重吸收 61 2 抗利尿激素 antidiuretichormone ADH ADH又称血管升压素 argininevasopressin AVP 下丘脑视上核和室旁核神经元分泌的9肽激素经下丘脑 垂体束被运到神经垂体释放 1 作用于血管平滑肌V1受体导致血管收缩 2 增加集合管对水的通透性使水重吸收量增加 尿量减少 3 促进内髓部集合管对尿素的通透 促进髓袢升支粗段对NaCl主