《生理学》第八章肾脏的功能

第八章 肾脏的泌尿功能,授课人： 罗昊澍中国农业大学 生物学院,（一）肾单位和集合管,第一节肾脏的结构特点及血液循环,一、肾的基本结构,肾单位,肾小体,肾小管,肾小球,肾小囊,近曲小管,降支粗段,髓袢细段,远曲小管,升支粗段,近球小管,远球小管,肾单位是肾脏结构和功能的基本单位。,滤液(原尿),滤过,肾小管,集合管,重吸收 分泌与排泄,终尿,降支细段升支细段,近髓肾单位,皮质肾单位,皮质肾单位：水代谢 (猪 85%) 近髓肾单位：尿浓缩（羊 70%）,动物水代谢越强，其皮质肾单位 数越多。反之则近髓肾单位数多。,（二）球旁器 (近球小体): 主要分布在皮质肾单位,1. 近球细胞： 是一种牵张感受器，能够分泌肾素2. 致密斑： 远曲小管液钠离子浓度感受器3. 球外系膜（间质）细胞：吞噬功能,（三）集 合 管,收集多个肾单位远曲小管的尿液，将尿液输送至肾盂。,二、 肾血液循环特征,1、血液供应极丰富：1200ml/min 占心输出量的1/5 1/4 左右。,2、血液分布不均： 皮质 94%；外髓 5-6%；内髓 1%3、形成两次毛细血管网：,（一）肾的血供特点,腹主动脉,下腔静脉,肾动脉 肾静脉叶间动脉 叶间静脉弓形动脉 弓形静脉小叶间动脉 小叶间静脉入球小动脉肾小球毛细血管网 肾小管毛细血管网 出球小动脉,* 肾小球毛细血管内血压较高， 有利于肾小球的滤过作用。,* 肾小管周围毛细血管内的血压 较低有利于肾小管的重吸收。,（二） 肾血流量的调节,1、自身调节: 使肾血流量与肾脏泌尿机能相适应。,动脉血压: 80 -180 mmHg, 肾血流量相对恒定。,“肌源学说 ”：,血管平滑肌紧张性,血管口径,血流阻力,动脉血压 180 mmHg 平滑肌已达收缩极限,80 mmHg 以下，180 mmHg以上：* 肾血流量随动脉血压的变化而变化。,肾交感N,近球细胞,肾素,血管紧张素,肾血管 收缩,肾血流量,NE E血管紧张素血管升压素,前列腺素 NO,（+）,（）,2、神经体液调节,紧急情况下，通过神经体液的作用，肾血流量减少，全身血液重新分配，保证心、脑等器官的血供，“移缓济急”。,在一般的血压变动范围内,肾脏依靠自身调节来保持肾血流量相对稳定, 维持正常的泌尿机能.,第二节 尿的生成过程,1. 肾小球的滤过2. 肾小管和集合管的重吸收 3. 肾小管和集合管的分泌和排泄,一、肾小球的滤过功能,（一）有效滤过压 (effective filtration pressure, EFP),EFP = 动力 阻力,EFP = （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）,EFP = 肾小球毛细血管压 （血浆胶体渗透压 + 肾小囊内压）,* 毛细血管压： (1) 压力较高 6.0kP(45 mmHg) (2) 入球端与出球端几乎相等,* 囊内压: 1.3kP(10mmHg),* 血浆胶体渗透压： 入球端：3.3kP (25mmHg) 出球端：4.7kP (35mmHg),入球端 EFP = 45 (25 + 10) = 10 (mmHg),出球端 EFP = 45 (35 + 10) = 0,* 在血液流经肾小球毛细血管时，不断生成滤过液，血浆蛋白浓度就会逐渐增加，血浆胶体渗透压也随之升高。因此，有效滤过压也逐渐下降。当有效滤过压下降到零时，就达到滤过平衡, 滤过便停止了。,比较组织液的形成*组织液的生成和影响因素： 有效滤过压=（毛细血管压 + 组织胶体渗透压） -（血浆胶体渗透压 + 组织静压力）。 有效滤过压0时则有组织液生成, 否则组织液被重吸收。,原尿：肾小球滤液，除蛋白质含量极少外，其它成分与血浆基本一致，渗透压与酸碱度也相似, 是血浆的超滤液。小管液： 进入肾小管的原尿。终尿：小管液在流经肾小管和集合管时，经过肾小管和集合管的重吸收与分泌作用最终形成终尿。,（二）肾小球滤过率与滤过分数,1、肾小球滤过率（glomerular filtration rate, GFR),单位时间内（min) 两肾生成的超滤液量。 50kg 猪 100ml/min,一昼夜超滤液量 = 144L,2、滤过分数(filtration fraction, FF),肾小球滤过率与肾血浆流量的比值。,正常值 : 0.18 0.20,表明:流经肾脏的血浆约1/5形成原尿。,滤过率 = 有效率过压Kf,Kf：滤过系数(滤过膜的面积 及其通透性的状态),（三）滤过的结构基础（滤过膜）,1、 滤过膜的组成 filtration membrane A .肾小球毛细 血管内皮 B. 基 膜 C. 肾小囊脏层 上皮细胞,2、滤过膜的通透性,（四）影响肾小球滤过的因素,（2）面积,2、有效滤过压 （1）肾小球毛细血管压,（2）囊内压： 输尿管结石、肿瘤压迫等,（3）血浆胶体渗透压：,3、肾血浆流量:,主要影响滤过平衡的位置,只有从入球小动脉端到滤过平衡这一段才有滤过作用。滤过平衡越靠近入球小动脉端，有效滤过面积就越小，肾小球滤过率就低。,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，肾小球滤过率将随之增加。,二、肾小管与集合管的重吸收,重吸收: 小管液中的物质通过小管上皮细胞进入管周毛细血管血液的过程称为肾小管和集合管的重吸收。,（一）、肾小管与集合管的转运方式,1、被动转运:,2、主动转运:,原发性主动转运 继发性主动转运,同向转运 cotransport： 是指两种物质与细胞膜上的同向转运体 结合，以相同方向通过细胞膜的转运；,逆向转运 antiport: 是指两种物质与细胞膜上的逆向转运体又称交换体结合，以相反方向通过细胞膜的转运。,各种物质重吸收部位,部位 水的重吸收近曲小管 65-70%髓袢 10%远曲小管 10%集合管 10-20%,各种物质的重吸收全部：葡萄糖, 氨基酸大部：67%水，Na+, K+, Cl-, 85% HCO3-部分：硫酸盐，尿素，尿酸部分：Na+, Cl-，水部分：Na+, HCO3-，水部分：水，钠盐，尿素,（二）几种主要物质的重吸收,1、Na+、Cl、H2O的重吸收,(1) 近球小管前半段： Na+的重吸收机制: Na+和葡萄糖同向转运 泵 漏模式(pump-leak model) H+ - Na+交换水被动重吸收（与体内是否缺水无关）,葡萄糖,泵,泵,泵,泵,(back-leak),小管液,血 液,近球小管后半段： Na+主要与Cl-一同通过细胞旁路被动重吸收。,(2) 髓袢升支粗段： “Na+ : 2Cl : K+同向转运模式” Na重吸收是主动转运，Cl-和K+是继发性主动转运。水不被重吸收(小管液低渗)。 在尿液的浓缩与稀释机制中起重要作用,远曲小管后段和集合管：,含两类细胞：主细胞和闰细胞 闰细胞：主要分泌H+ 主细胞：重吸收钠和水，分泌钾,（Na+主动重吸收）,* 在远曲小管和集合管水的重吸收量随着体内水的出入情况而变化，受抗利尿激素调节。 * Na+、K+的转运受醛固酮的调节。,2、HCO3 重吸收 80 85%在近球小管重吸收 以CO2的形式进行的,3、K+的重吸收,67%在近球小管重吸收。 是一个主动过程。,K+是唯一既可被肾小管重吸收，又能被分泌的离子。,4、葡萄糖的重吸收 （重要）,在近球小管全部重吸收。 继发性主动重吸收。 与Na+同向转运密切相关。,近端小管对葡萄糖的重吸收有一定的度。,血糖 160 180 mg%100ml,尿中见糖,肾糖阈：尿中不出现葡萄糖时的最高血糖浓度。,葡萄糖吸收极限量：约300 mg/min,同向运转体的结合位点达饱和时,葡萄糖吸收极限量,5、其它物质的重吸收,蛋白质的重吸收：,滤液中微量蛋白质,肾小管上皮细胞吞饮作用,重吸收,三、肾小管和集合管的分泌与排泄,分泌：肾小管上皮细胞通过新陈代谢， 将所产生的物质排入到小管液中去的 过程。,排泄：肾小管上皮细胞将血液中某种 物质直接排入到小管液中去的过程。,1、H+的分泌：,（1）在近曲小管： 通过H+ Na+交换分泌H+,每分泌一个H+, 即有一个 NaHCO3重吸收回血液。H+的分泌是肾脏排酸保碱的过程。,(2) 在远曲小管和集合管,闰细胞(暗细胞)分泌 H+逆电化学梯度的主动转运,2、K+的分泌,在远曲小管和集合管K+的分泌与Na+的主动重吸收有密切关系，是顺电化学梯度的被动过程。,3、NH3的分泌,主要发生在远曲小管和集合管的上皮细胞。对维持血浆 NaHCO3的浓度，进而维持酸碱平衡起重要作用。 泌NH3与泌H+相互促进。,4、其它物质的排泄,肌酐、对氨基马尿酸、青霉素、酚红、大部分利尿药都能由肾小管排泄。,第三节 尿液的浓缩和稀释,一、何谓浓缩尿和稀释尿？,正常情况下 : 不同程度浓缩尿饮水过多 : 不同程度稀释尿肾功能损害时 : 排出等渗尿,二、浓缩尿和稀释尿是如何形成的？,1、 肾髓质的高渗梯度,2、 形成肾髓质高渗梯度的结构基础 近髓肾单位的髓质部分有两套“ U ”形结构。 （1）髓袢的降支和升支 （2）“ U”形直小血管,3 、髓质渗透压梯度的形成机制： 各段肾小管对水、 NaCl和尿素的通透性不同。,逆流倍增作用,逆 流 倍 增 模 型,髓袢降支,髓袢升支,集合管,形成机制：,髓袢、集合管的排列与上述模型相似。,抗利尿激素,从全过程看： 外髓部(主动)： 髓袢升支粗段NaCl主动重吸收(始动) 内髓部(被动)： *内髓集合管顺浓度差扩散出的尿素 （尿素的再循环） *髓袢升支细段顺浓度差扩散出的NaCl,4.肾髓质渗透压梯度的保持 逆流交换作用,U形直小血管的作用,ADH,5. 尿液浓缩和稀释的过程（1）尿液的浓缩（2）尿液的稀释,抗利尿激素,小 结：1.从髓质渗透梯度形成的全过程来看，髓袢和集合管各段对水、 Na+ 、 Cl-、尿素的通透性不同是最根本的基础。,小 结：2. 髓袢升支粗段对Na+和Cl-的主动重吸收是髓质渗透梯度建立的主要动力，而尿素的再循环是维持髓质渗透梯度的物质基础。,小 结：3. “U”形直小血管的逆流交换系统和与肾小管间的物质交换也是髓质渗透梯度维持主要因素。,第四节 肾脏泌尿功能的调节,一、肾内自身调节,1、小管液中溶质的浓度:,渗透性利尿：,2、球-管平衡,“定比重吸收”,生理意义：使终尿量不会因肾小球滤过率 的增减而出现大幅度变动。,二、神经调节,三、体液调节,(一) 抗利尿激素 (ADH) 血管升压素 (AVP),1、分泌和作用,2、影响ADH（抗利尿激素）分泌与释放的因素,（1）血浆晶体渗透压的改变,大量出汗严重呕吐 腹 泻,机体失水,血浆晶体渗透压,ADH分泌释放,肾脏重吸收水,尿量,保留体内水,大量饮清水,排出多余水,（）,（）,osmorecepter,大量饮清水后尿量增多的现象，称为水利尿。,(2) 循环血量的改变,血量,左心房受到 牵张刺激,容量感受器,迷走传入冲动,下丘脑-神经垂体系统,ADH,尿量,体内水,血量,大失血,（）,（）,（+）,（）,（+）,（）,(3)其他因素,动脉血压,颈 动 脉 窦压力感受器,窦 神 经传入冲动,ADH,尿量,痛 刺 激 情绪紧张血管紧张素,弱冷刺激心房利尿肽,ADH,尿量,下丘脑病变,累及下丘脑-神经垂体系统,ADH,尿量(30 35L/日),“尿崩症”,(二)、肾素-血管紧张素-醛固酮系统,1、系统的组成,肝脏,血管紧张素原,血管紧张素(10肽),血管紧张素(8肽),血管紧张素(7肽),肾 素(蛋白水解酶),球旁器中 球旁细胞,转换酶(肺组织),血管紧张素酶A,肾上腺皮质球状带细胞,醛固酮,2、血管紧张素和醛固酮的作用,血管紧张素,1.刺激醛固酮的合成 与分泌2. 刺激近球小管对 NaCl的重吸收3. 刺激ADH的释放,“保Na+ 、保水、排K+”,3、醛固酮的作用机理（自学）,4、影响醛固酮分泌的因素,（三）心钠素(cardionatrin) 心房钠尿肽( ANP）,心房肌细胞合成释放，28个氨基酸残基构成。,体内细胞外液量,调节水盐平衡,作用：,促进NaCl和水的排出,第六节 尿的排放,尿液成分：水 95-97%溶质 3-5% 电解质：Na+ 、K+ 、Cl- 非蛋白含氮化合物：尿素等,尿 量：,尿的比重：1.015-1.025尿的渗透压: 血浆渗透压尿的颜色:淡黄尿的pH：5.0-7.0 素食呈碱性,膀胱内尿量很少 (10余ml),排尿反射,排尿次数,(尿频),腰骶部脊髓受损,低位中枢功能障碍,反射活动,膀胱中尿液不能排出,尿潴留,脊髓受损(截瘫),低位中枢与高位中枢失去功能联系,排尿失控 (尿失禁),巩 固 练 习 题,1. 试分析水利尿和渗透性利尿产生的不同机制。,1）水利尿：大量饮清水后，血液被稀释，血浆晶体渗透压降低，位于下丘脑前部室周器(可能是终板血管器)的渗透压感受器可感受这种变化，并反射性引起抗利尿激素分泌减少，肾在抗利尿激素缺乏条件下对水的重吸收减少，于是尿液被稀释，尿量增加，从而使体内多余的水被排出体外。这就是水利尿的产生机制。,1抗利尿激素的作用及其分泌调节,抗利尿激素ADH：由下丘脑视上核及室旁核的神经元分泌的一种激素。它在胞体中合成，经下丘脑垂体束被运输到神经垂体后而释放出来。主要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。,（1）血浆晶体渗透压的改变,2、影响ADH（抗利尿激素）分泌与释放的因素,血浆晶体渗透压,大量出汗呕吐腹泻,ADH分泌释放,肾脏重吸收水,尿 量,排出多余水,保留体内水,（）,机体失水,1) 血浆晶体渗透压,大量饮清水后尿量增多的现象， 称为水利尿。,血量,左心房受到 牵张刺激,容量感受器,迷走传入冲动,下丘脑-神经垂体系统,ADH,尿量,体内水,血量,大失血,（）,（）,（+）,（）,（+）,（）,2) 循环血量的改变,渗透性利尿：各种原因引起肾小管液溶质浓度升高，渗透压加大，由于小管液中的渗透压是对抗肾小管重吸收水分的力量，因此，肾小管特别是近端小管对水的重吸收就会受到妨碍，从而使尿量增多。这就是渗透性利尿的产生机制。如静脉注射高渗葡萄糖溶液，由于肾小管内葡萄糖含量超过肾小管重吸收的能力，葡萄糖将不能完全被重吸收，小管液渗透压升高，结果导致尿量增多,水的重吸收是被动的！,2. 静脉快速注射大量生理盐水后和口服等量生理 盐水后，尿量各有何变化？为什么？,1）静脉快速注射大量生理盐水后，尿量增加：,血浆胶体渗透压降低，肾小球有效滤过压升高，肾小球滤过率随之增加，尿量增多。B. 使血容量增加，肾血浆流量增加，肾小球毛细血管内血浆胶体渗透压的上升速度减慢，滤过平衡靠近出球小动脉端，肾小球滤过率随之增加，也使尿量增多。,（一）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）,* 毛细血管压： (1) 压力较高 6.0kP(45 mmHg) (2) 入球端与出球端几乎相等,* 囊内压: 1.3kP(10mmHg) 不变,* 血浆胶体渗透压： 入球端：3.3kP (25mmHg) 出球端：4.7kP (35mmHg),* 在血液流经肾小球毛细血管时，不断生成滤过液，血浆蛋白浓度就会逐渐增加，血浆胶体渗透压也随之升高。因此，有效滤过压也逐渐下降。当有效滤过压下降到零时，就达到滤过平衡, 滤过便停止了。,2）口服等量生理盐水后，尿量一般无明显变化。 口服生理盐水后，通过消化道吸收入血，过程较为缓慢，不会引起血浆胶体渗透压和血容量快速、明显的变化。因此，尿量变化不明显。,3. 试分析大量出汗后尿量的改变及其机制。,血浆晶体渗透压,ADH分泌释放,肾脏重吸收水,尿 量 减 少,机体失水,血量,左心房受到牵张刺激,容量感受器,迷走传入冲动,下丘脑-神经垂体系统,ADH,（）,（+）,大量出汗,4. 给家兔（体重2.5kg）静脉注射20%的葡萄糖溶液 5ml后，尿量有何变化？为什么？,答：2.5kg家兔血量约为200ml，静脉注射20%的葡萄糖溶液5ml，即进入血液1g葡萄糖，血糖浓度增加500