尿的生成和排出C

第八章 尿的生成和排出,1、排泄代谢尾产物和被摄入体内的异物2、调节水、电解质的平衡并维持体液渗透压的稳态3 、调节酸碱平衡4、产生多种生物活性物质：reninerythropoietin,肾脏功能,Objects,尿生成的过程,肾小球的滤过功能,肾小管和集合管的重吸收和分泌功能,尿液的浓缩与稀释,尿生成的调节,尿液的浓缩机制,肾内自身调节,神经和体液调节,第一节 肾的结构和血液循环特点,一、肾的结构特点,（一）肾单位和集合管,（二）近球小体,近球细胞,合成、贮存和分泌肾素,球外系膜细胞,致密斑,感受小管液NaCl含量的变化，调节球旁细胞对肾素的释放,二、肾血液供应的特点,肾的血管分布,血流量大：1200ml/min，占心输出量的1/4肾血浆流量： 1200ml/min55660ml耗氧量大：占基础耗氧量10%,（一）血流量大，主要分布在皮质,（二）两套毛细血管网的差异大,肾动脉分支进入肾脏后要经过两次毛细血管网。肾小球毛细血管网压力较高，有利于肾小球的滤过肾小管周围毛细血管网压力较低，有利于肾小管的重吸收,（三）肾血流量的调节,自身调节神经和体液调节,当肾动脉血压在80180mmHg范围内变动时，肾血流量保持相对稳定。这种肾血流量不依赖于神经和体液因素的作用而在一定的血压变动范围内保持相对恒定的现象，称为肾血流量的自身调节,肾血流量的自身调节,通过自身调节的作用，可使肾血流量保持相对稳定，以完成正常人安静时肾生成尿的功能。,神经和体液调节,肾的神经支配,肾交感神经活动加强时，引起肾血管收缩，肾血流量减少。肾上腺素、血管紧张素和血管升压素等，使肾血管收缩，而前列腺素和以及NO等，使之舒张。,应急状态(反射)肾交感神经兴奋肾血管收缩肾血流量 有利于活动器官和重要器官得到较多的血液供应 （血液重分配）。,尿生成的过程,肾小球的滤过作用 肾小管和集合管的重吸收作用及其分泌作用 尿液的浓缩和稀释,第二节 肾小球的滤过功能,肾小球的滤过作用：血液流经肾小球时，血浆中的水和小分子物质经滤过膜进入肾小囊腔形成原尿的过程。肾小球滤过率：在完整机体，每分钟两肾全部肾小球滤过的液量。正常成人安静时约为125ml/min. 180 L / Day滤过分数：肾小球滤过率与每分钟的肾血浆流量的比值。肾血浆流量660 m1min。滤过分数为125660100%19。流经肾的血浆约有1/5由肾小球滤出到囊腔中。,一、 滤过膜,滤过膜的结构,内层 毛细血管内皮细胞圆形微孔 直径 50-100nm中层 基膜纤维网 直径 2-8nm外层 肾小囊脏层上皮细胞裂孔 直径 6-11nm,-机械屏障-,滤过膜各层含有许多带负电荷的物质。这些带负电荷的物质排斥带负电荷的血浆蛋白，限制它们的滤过。,-电化学屏障-,滤过膜通透性,(1) 与被滤过物质分子大小有关： 分子有效半径4.2 nm (分子量69000)不能 滤过如球蛋白和纤维蛋白原。 分子有效半径2.0 nm可自由滤过，如葡萄糖、水、尿素、 Na+等。,(2) 与被滤过物质所带电荷有关,白蛋白分子有效半径为3.6 nm，因带负电荷，滤液中浓度极低。,二、有效滤过压,肾小球滤过的动力:有效滤过压有效滤过压促进滤过的动力与阻碍滤过的阻力的代数和,有效滤过压肾小球毛细血管血压一(血浆胶体渗透压十肾小囊内压),入球小动脉端,有效滤过压=45-(25+10) = 10mmHg,出球小动脉端,有效滤过压=45-(35+10) = 0mmHg,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逐渐血浆胶体渗透压随之有效滤过压逐渐。当有效滤过压下降到零时，达到滤过平衡 ，滤过就停止。,三、影响肾小球滤过的因素,有效滤过压 滤过膜及其通透性 肾血浆流量,（一）有效滤过压,有效滤过压 尿量 ,有效滤过压肾小球毛细血管血压一(血浆胶体渗透压十肾小囊内压),动脉血压：80180 mmHg，肾小球毛细血管血压维持稳定，肾小球滤过率保持不变（自身调节）。动脉血压50 mmHg 肾小球滤过率降到零无尿。,()肾小球毛细血管血压 有效滤过压 尿量,肾盂或输尿管结石、肿瘤阻塞管腔囊内压 有效滤过压,()囊内压,有效滤过压肾小球毛细血管血压一(血浆胶体渗透压十肾小囊内压),全身血浆蛋白浓度或静脉快速注入生理盐水血浆胶体渗透压 有效滤过压 肾小球滤过率,()血浆胶体渗透压,有效滤过压肾小球毛细血管血压一(血浆胶体渗透压十肾小囊内压),滤过膜面积：1.5 m2 肾病综合征：滤过膜的屏障作用被破坏，如孔径变大或负电荷减少等滤过膜通透性白蛋白滤过量蛋白尿急性肾小球肾炎：肾小球毛细血管管腔变窄或阻塞有效滤过面积肾小球滤过率出现少尿(500ml/天)甚至无尿(100ml/天) 。,(二)滤过膜的面积和通透性,肾小球血浆流量肾小球毛细血管内血浆胶体渗透压上升速度滤过平衡靠近出球小动脉端具有滤过作用的毛细血管段肾小球滤过率。严重缺氧、中毒性休克：交感神经兴奋 肾血流量和肾血浆流量肾小球滤过率。,（三）肾血浆流量,一、肾小管和集合管的重吸收作用,肾小管与集合管的重吸收：小管液中大部分的水和溶质被管壁细胞吸收回血液的过程。重吸收具选择性：原尿：180 L/Day 终尿： 1.5 L/Day 水 99 重吸收排出体外 葡萄糖和Na+、HCO3-等全部或大部分重吸收,第三节 肾小管与集合管的物质转运功能,被动重吸收：小管液中的物质顺浓度差或电位差或渗透压差，从管腔内转运至管周组织液并入血的过程。单纯扩散易化扩散渗透：水分子从渗透压低的一侧向渗透压高的一侧移动。溶剂拖曳：当水分子重吸收时，有些溶质随水分子一起转运。,（一）重吸收的方式, 主动重吸收,继发性主动转运:所需的能量不是直接来自ATP ，而是来自其他溶质顺电化学梯度转运时释放的能量。,原发性主动转运: 所需消耗的能量由ATP水解直接提供。 如钠泵、质子泵等,同向转运：如Na+和葡萄糖、 Na+和氨基酸同向转运。逆向转运：如Na+和H+、 Na+和K+逆向转运。,重吸收的途径,跨细胞转运途径,细胞旁转运途径,（二）肾小管、集合管中几种物质的重吸收,1. Na+、Cl- 和水的重吸收: 99%被重吸收在近端小管处， 70%NaCl被重吸收,管腔膜： Na+-葡萄糖同向转运，Na+-氨基酸同向转运，Na+-H+逆向转运。 Na+顺浓度差、葡萄糖和氨基酸逆浓度差进入细胞内。 H进入小管液（分泌），HCO3被重吸收，Cl不被重吸收。基底膜： 细胞内葡萄糖、氨基酸顺浓度差进入血液循环（易化扩散） 细胞内Na通过Na-K+泵主动转运到细胞外液。,近端小管前半段,葡萄糖的重吸收,肾小球滤过液中葡萄糖浓度与血糖浓度相同，但尿中几乎不含葡萄糖，说明葡萄糖全部被重吸收回血。 葡萄糖的重吸收部位仅限于近球小管，尤其在近球小管前半段，其他各段肾小管没有重吸收葡萄糖能力。 如果近球小管以后的小管液中仍有葡萄糖，则尿中将出现葡萄糖（糖尿）。,肾糖阈尿中开始出现葡萄糖时的最低血糖浓度葡萄糖吸收极限量人的两肾全部近端小管在单位时间内能重吸收葡萄糖的最大量。,近球小管后半段,由于近端小管前半段重吸收水而不重吸收Cl，小管液Cl升高，Cl顺浓度差从紧密连接进入细胞间隙，形成电位差，Na+顺电位差也从紧密连接进入细胞间隙。,NaCl、葡萄糖和氨基酸等溶质进入细胞间隙细胞间隙中渗透压 小管液中水进入细胞间隙（渗透）细胞间隙静水压NaCl 、水进入毛细血管（重吸收）,近端小管对水的重吸收,2.髓袢,Na+、Cl的重吸收主要在髓袢升支粗段进行，依靠管腔膜上电中性的Na+-K+-2Cl同向转运体。水在髓袢升支粗段不通透，在髓袢降支细段以渗透方式重吸收。,20%NaCl和水在髓袢被重吸收。,3.远球小管和集合管,Na+、Cl和水10%在远端小管和集合管被重吸收（远球小管：7%；集合管：3%）水的重吸收主要受抗利尿激素（ADH）调节Na的重吸收主要受醛固酮调节,远球小管始段,对水不通透Na+-Cl-同向转运进入细胞（主动）细胞内Na+由钠泵转运到细胞间隙Cl-经Cl-通道进入细胞间隙,远球小管后段和集合管,基底膜的钠泵将Na+转运到细胞间隙，细胞内Na+，小管液Na+中经通道进入细胞。集合管对水的重吸收量取决于集合管对水的通透性。水孔蛋白决定上皮对水的通透性，受ADH控制。,HCO3的重吸收,80 %在近球小管以CO2形式，碳酸酐酶催化几乎全部重吸收，,-酸碱平衡的调节-,联合转运体,二、肾小管和集合管的分泌作用,分泌肾小管和集合管上皮细胞将自身代谢产生的物质分泌至或血液中的某种物质转运至小管液中的过程。 主要分泌H+、NH3和K+.,(一) 分泌H+,近球小管：Na+-H+逆向转运（继发性主动转运）,远曲小管和集合管：质子泵（H + -ATP酶）,(一) 分泌H+,K+的重吸收,K排出量取决于：滤过量重吸收量分泌量，为主K的重吸收部位：近球小管70%髓袢25-30%远球小管和集合管受调节,K+的分泌,远球小管和集合管分泌K，受醛固酮调节细胞内钾高， Na重吸收使管腔内成为负电位K顺化学梯度通过K通道进入小管液,（三）影响肾小管和集合管重吸收的因素,小管液中溶质的含量 渗透性利尿：由于小管液中的溶质含量增多，渗透压增高，使水的重吸收减少而发生尿量增多的现象。2. 肾小球滤过率 球管平衡：无论肾小球滤过率增多或减少，近端小管的重吸收量始终占滤过量的65-70%，这种关系称为球管平衡。,肾小球滤过率,近端小管周围毛细血管的血量,毛细血管的血压 而胶体渗透压,组织间液进入毛细血管速度,组织间隙静水压,肾小管对水和Na+的重吸收,尿的渗透浓度可由于体内缺水或水过剩而大幅变动，50-1200 mOsmL缺水时，尿液渗透浓度明显高于血浆渗透浓度高渗尿 (浓缩尿)水过剩时，尿液渗透浓度低于血浆渗透浓度低渗尿 (稀释尿),第四节 尿液的浓缩和稀释,正常：1000 - 2000ml(1500ml) 少尿：100-500ml无尿：少于100ml多尿：超过2500ml（长期）,24小时尿量,尿液的稀释是由于小管液中的溶质重吸收而水不易被重吸收造成的。,一、尿液的稀释,在体内水过剩而血管升压素释放减少时，集合管对水的通透性非常低。NaCl继续被重吸收，而水不被重吸收，形成低渗尿，造成尿液的稀释，可降低至50 mOsmL。如果血管升压素完全缺乏时，每天可排出高达20L的低渗尿尿崩症,二、尿液的浓缩,小管液中溶质未被重吸收，而水被重吸收，引起尿液的浓缩。尿液浓缩的条件：肾髓质渗透梯度抽吸水分的力抗利尿激素集合管对水的通透性,皮质部的组织间液是等渗的髓质部组织间液的渗透浓度由外向内逐步升高渗透梯度,尿浓缩和稀释的基本过程,髓袢是形成髓质渗透梯度的重要结构,只有具有髓袢的肾才能形成浓缩尿髓袢愈长，浓缩能力就愈强,髓质渗透梯度形成的条件,各段肾小管的通透性,小管段 NaCl 尿素水 髓袢降支细段 不通透 不通透通透 小管液渗透浓度逐渐髓袢升支细段 通透 通透 不通透小管液渗透浓度逐渐髓袢升支粗段 不通透,主动吸收不通透不通透小管液渗透浓度逐渐远球小管 不通透,主动吸收不通透VP影响通透性大小集合管皮质部 不通透,主动吸收不通透VP影响通透性大小集合管髓质部 不通透,主动吸收通透VP影响通透性大小,髓质渗透梯度形成的条件,（一）肾髓质渗透梯度的形成,髓袢升支粗段：主动重吸收NaC1、对水不通透小管液向皮质方向流动时，管内NaCl浓度逐渐降低小管液渗透浓度逐渐下降组织间液变成高渗。,1.外髓部渗透压梯度的形成,2. 内髓部渗透压梯度的形成,远曲小管、皮质部和外髓部的集合管对尿素不通透。 在ADH作用下，水被重吸收，小管液中尿素浓度逐渐升高；内髓部集合管对尿素的通透性大，小管液中尿素就顺浓度梯度向组织间液扩散，内髓部组织间液中尿素浓度增高，渗透浓度随之升高。内髓部组织间液的渗透浓度是由尿素和NaCl共同形成的。,尿素的再循环,髓袢升支粗段对NaC1的主动重吸收是外髓质渗透梯度建立的主要动力，而尿素及其再循环和NaCl是建立内髓质渗透梯度的主要溶质。,通过直小血管的逆流交换作用保持髓质渗透梯度,直小血管对溶质和水通透性高，下行过程中，组织间液中溶质顺浓度差扩散到直小血管降支中，其中的水渗出到组织间液，血管中溶质浓度逐渐升高。 直小血管升支从髓质返回外髓部时，血管内溶质浓度比组织间液高，溶质扩散回组织间液，进入降支。 直小血管升支离开外髓部时，只把多余的溶质和水带回循环中，维持了肾髓质的渗透梯度。,（二）肾髓质渗透压梯度的维持,第五节 尿生成的调节,一、肾内自身调节二、体液调节三、神经调节,一、肾内自身调节,(一) 小管液中溶质的浓度对肾小管功能的调节(二) 球管平衡,（一）抗利尿激素,合成、贮存和释放：下丘脑视上核和室旁核的神经元胞体合成和分泌，经下丘脑垂体束运输至垂体贮存，并由此释放入血。,二、体液调节,ADH的生理作用,增加集合管对水的通透性，水的重吸收增多，尿量减少ADH与集合管的受体结合，使管腔膜上的水通道增加 ，对水的通透性增加，管腔内的水经水通道被重吸收增多，从而尿液浓缩，尿量减少。,ADH分泌和释放的调节,血浆晶体渗透压的变化 渗透压感受器 大量发汗等血浆晶体渗透压视上核和室旁核附近的晶体渗透压感受器ADH合成和释放 集合管对水的重吸收 尿量 大量饮清水？ ？ ？ ？ 尿量,渴觉和饮水行为,水利尿 (water diuresis),正常人一次饮用l L清水半小时后，尿量开始增加，第1 小时末达最高值，23小时后恢复。大量饮用清水后引起尿量增多水