生理学 第八章 尿的生成和排出

第八章尿的生成和排出 第一节 肾的功能解剖和肾血流量 第二节 肾小球的滤过功能 第三节 肾小管与集合管的转运功能 第四节 尿液的浓缩和稀释 第五节 尿生成的调节 第六节 血浆清除率 第七节 尿的排放 概述 人体的排泄器官及其排泄物 排泄 ：由排泄器官将体内一些物质经 血液循环 排出体外的过程。 排 泄 器 官 排 泄 物 肾 脏 （ 主要 ） 水 、 尿素 、 肌酐 、 盐类 、 药物、毒物、色素等 肺 脏 co2、水、挥发性药物等 皮肤及汗腺 水 、 盐类 、 少量尿素等 消 化 道 钙 、 镁 、 铁 、 磷等无机盐 , 胆色素 ,毒物等 唾 液 腺 重金属、狂犬病毒等 肾脏的功能 (一 )泌尿 : （主要） 排除代谢终产物、过剩的电解质及进入体内的异物 调节细胞外液量和血液的渗透压 调节水 、 电解质和酸碱平衡 尿生成过程： 滤过 重吸收 分泌 (二 )内分泌 : 肾素：对血容量和血压起调节作用 促红细胞生成素：刺激骨髓红细胞的生成 激肽 、 前列腺素：参与局部或全身血管活动的调节 1， 25二羟 VitD3：调节钙的吸收和血 Ca2+平衡 第一节 肾的功能解剖和肾血流量 肾的功能解剖 (一 )肾单位 肾单位： 是肾的基本功能单位，它与集合管共同完成泌尿功能。人的两侧肾约有 170万 -240万个肾单位。 。 集合管： 在尿液浓缩过程中起着重要作用，每一集合管接受多条远曲小管运来的液体。许多集合管又汇入乳头管，最后形成的尿液经肾盏、肾盂、输尿管而进入膀胱，由膀胱排出体外。 皮质肾单位和近髓肾单位 肾单位： 皮质肾单位 近髓肾单位 （髓旁肾单位） (二 )球旁器 ：主要分布在皮质肾单位 1.近球细胞： 入球小 A膜内的肌细胞呈上皮样变 ， 内含分泌颗粒 =肾素； 对牵张刺激敏感 感受器； 肾交感 N支配 2.致密斑：髓袢升支粗断的远端，细胞呈高柱样变、斑状突起 对远曲小管中的 Na+、 Cl-敏感，并将信息经间质细胞 传递至近球细胞，调节肾素的释放 3.间质细胞： 位于入球 A、出球 A和致密斑之间的一群细胞， 成锥形，底部朝向致密斑 吞噬和收缩功能 肾交感神经： 递质是，调节肾血流量、肾小球滤过率、肾小管的重吸收和肾素释放。未发现肾有副交感神经支配。 肾的血液供应 腹主 A 叶间 A 弓形 A 小叶间 A 入球小 A 肾小球 Cap网 出球小 A 肾小管周围毛细血管网或直小血管 小叶间 V 弓形 V 叶间 V 肾 V 两套 毛细血管网 1.肾小球毛细血管网 特点： 血压高 (40-60%ABP） ，利于滤过。 2.肾小管周围毛细血管网 特点： 血压低，利于重吸收。 (三 )肾脏的神经支配和血管分布 肾血流量及其调节 1.肾的血液循环特征 血供丰富， 血液分布不匀： 皮质 外髓 内髓 = 9451 压力高低不同： 肾小球毛细血管网高 利于滤过 肾小管毛细血管网低 利于重吸收 流量大，一定范围内相对稳定： 流量 心输出量 1/4 1/5； 在 80-180mmHg范围内，通过自身调节保持稳定。 自身调节机制 ： 管 -球反馈 肌源学说 2.肾血流量的调节方式 自身调节 ：动脉血压在一定范围（ 80mmHg180mmHg）变动时，肾血流量仍然保持相对恒定 肌源学说 ：当 A压 A管壁平滑肌紧张性 而收缩 血流阻力 肾血流量保持稳定 管 -球反馈 ：当肾血流量和肾小球滤过率 致密斑感受到远曲小管液 Na+Cl- 致密斑将此信息反馈至肾小球 肾血流量和肾小球滤过率恢复 通过致密斑感受器 肾内产生的 前列腺素 、 腺苷 和 儿茶酚胺 等也参与管 -球反馈 N-体液调节 ： 神经因素 应急时交感 N兴奋 NE 释放 肾血管收缩 肾血流量 体液因素 应急时 NE、 E、 VP、 A 、 ET分泌 肾血管收缩 肾血流量 ； PGI2、 PGE2、 NO和缓激肽等 肾血管舒张 肾血流量 ； 腺苷 入球小动脉收缩 肾血流量 在通常情况下通过自身调节保持肾血流量的相对稳定，在紧急情况下，通过交感神经及 E使血液重新分配，肾血流量 ，脑、心脏血流量 复习思考题 1.肾血流量的特点是什么？ 2.试述肾脏的生理功能。 滤过： 指血液流经肾小球毛细血管时 ,除 蛋白质分子 外血浆中其他成分通过滤过膜进入肾小囊腔形成原尿的过程 滤过三要素 :屏障、动力、阻力 第二节 肾小球的滤过功能 滤过的实验证据 : 肾小囊微穿刺抽取液体分析发现 ,除蛋白质外， 所含的成分及其浓度与血浆基本一致 ,而且渗透压和 pH值也与血浆近似。 原尿 = 血浆的超滤液 血浆与原尿比较 肾小球滤过功能的度量指标 1.肾小球滤过率（ GFR）： 单位时间内（每分钟）两肾生成的超滤液量， 体表面积为 1.73m2的个体，其肾小球滤过率为125ml/min = 180L/d/1.73m2 测定方法：用测定菊糖的血浆清除率代表 GFR(见本章第六节 ) 2.滤过分数 (glomerular filtration fraction， GFF) 概念： GFR与每分钟肾血浆流量的百分比 GFF GFR 肾血浆流量 100 125 660 100 19 说明当血液流入肾脏时，约 4/5的血浆经滤过进入肾小 囊腔生成原尿 肾小球滤过率大小决定于滤过系数和有效滤过压 。 滤过系数： 即滤过膜的 面积 及其 通透性 的状态 滤过膜的三层结构：组成 机械屏障 内皮细胞上的小孔 （窗孔 70-90nm ）防止 血细胞 通过。 基膜 ：是 主要的屏障 。微纤维网的网孔（ 2-8nm ）允许 水 和部分 溶质 通过。 肾小囊的上皮细胞 ：滤过裂隙膜上有直径 4 -11nm的孔，是滤过的最后一道屏障。 滤过屏障的通透性特征： 机械屏障 决定了溶质分子的半径不同，通透性不同： 2.0nm能自由滤过 半径 2.0 4.2nm随半径 滤过 4.2nm完全不能滤过 分子量 69000单体可通过 如 :Hb的分子量为 64000本可通过，但在血浆中与球蛋白结合成复合物时则不能通过， 正常无 Hb尿；但当大量溶血时，游离的 Hb Hb 尿 白蛋白有效半径为 3.6nm却很难滤过？ 静电屏障 决定了溶质分子所带电荷的不同，通透性不同 带正电荷的溶质最易通过；中性溶质此之；负电荷溶质不能通过肾炎时带负电荷的糖蛋白减少或消失，出现蛋白尿 二、有效滤过压 肾小球滤过的动力是 有效滤过压 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） 滤过平衡 ：有效滤过压下降到 0 特点： 正常时，毛细血管压和囊内压基本不变，胶 体渗透压易变（胶体物质滤不出） 正常时，出球段除血浆流量快时外，一般无 滤出，故为滤过的贮备段 三、影响滤过的因素 1.滤过膜 面积 通透性 机械屏障作用 血尿 （如：肾炎时因免疫反应蛋白分解酶的释放导致滤过膜孔、裂增大） 静电屏障作用 蛋白尿 （如：肾炎时带负电荷的糖蛋白减少或消失 ） 正常时肾小球都活动滤过面积 =1.5m2 急性肾炎 毛细血管腔狭窄或阻塞 滤过面积 GFR 尿量 2.有效滤过压 构成决定滤过的因素，也是影响滤过的因素， 构成因素中的任一因素发生变化 ,均会影响 GFR 2.有效滤过压 肾小球 Cap.血压 血浆胶体 渗透压 囊内压 有效 滤过压 GFR 尿量 = 如：大失血 交感 N+、 NE Cap. 收缩 高 Bp病晚期 肾 A入 硬化而缩小 如：快速大量输液 稀释胶渗压 肾病综合症 如：结石、肿瘤 3.肾小球血浆流量 由图可见：三条曲线分别代表不同肾小球血浆流量 (RPF)时血浆胶体渗透压 (COP)上升的斜率。 曲线 A: RPF COP 速快 曲线 C: RPF COP 速慢 曲线 B: 正常 RPF时 COP 速 由图可见：沿着毛细血管全长，随着水和溶质的滤出，胶体渗透压渐 有效滤过压渐 (=0 时称滤过平衡 ) 滤过平衡的位置决定着毛细血管滤过的长度。 结论 ： RPF快 COP 速慢 滤过平衡位置近出球 A端 GFR ；反之则 GFR 。 影响因素 滤过率的变化 滤过膜 滤过膜的孔径 滤过率 （血尿） 滤过膜带负电荷 滤过率 （蛋白尿） 滤过膜面积 滤过率 （肾炎） 有效滤过压 毛细血管血压 滤过率 （大失血） 血浆胶体渗透压 滤过率 （快速大量输液） 囊内压 滤过率 （结石、肿瘤） 肾小球血浆流量 滤过率 （中毒性休克） 小结：影响滤过的因素 复习思考题 1.尿是如何生成的？ 2.简述影响肾小球滤过的因素。 第三节 肾小管与集合管的 转运功能 概述 重吸收 ： 物质从 肾小管液 中转运至 血液 中 分泌： 上皮细胞本身产生的物质或 血液 中的物质转运至 肾小管 腔内 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/min 60 24=180L/d 终尿量 =1-2L/d(=重吸收 ) 一 、 物质转运方式 1.方式 被动： 单纯扩散、 易化扩散 主动： 原发性和继发性主动 (泵、转运体 ) 2.途径 跨细胞转运 :小管液中的物质 管腔膜 肾小管上皮细胞 基侧膜 组织间隙 细胞旁转运 :小管液中的物质（ H2O、 CL- 、Na+ 肾小管上皮细胞间的紧密连接 组织间隙 同向转运 ：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 逆向转运 ：两种物质与细胞膜上的 逆向转运体 结合， 以 相反 方向通过细胞膜。 生电性转运 ：转运过程中出现 电位差 电中性转运 ：转运过程中 无电位变化 二、物质的重吸收与分泌 （一） Na+、 CI-和水的重吸收 1.近端小管 重吸收 70% Na+、 CI-、 K+和水 ， 85%的 HCO3 ， 葡萄糖 、 氨基酸全部被重吸收；泌 H+。 重吸收的动力： Na+泵 Na+的重吸收 前半段：主动过程 管腔膜：大部分 Na+与 Gs、 aa同向转运 、 与 H+逆向转运 主动 重吸收 管周膜： Na+-K+泵 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 Na+ 重吸收 特点 ：存在泵 -漏现象 (即： 净 Na+重吸收量主动重吸收量回漏量 ) 细胞间隙内 Na+ 渗透压 细胞间隙内静水压 部分 Na+和 H2O回漏入管腔内 上皮细胞的 紧密连接 被撑开 管腔膜 Na+易化扩散入上皮细胞内 管周膜 Na+泵将 Na+泵出上皮细胞 H20顺渗透压进入上皮细胞间隙 Cl-的重吸收 机制 :被动过程 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 20 40%) 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-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 特点 ：除髓袢升支粗段为主动重吸收外 ， 其余皆为被动重吸收 H2O的重吸收 机制 :被动过程 （ 渗透作用 ） ， 此段是等渗重吸收 重吸收途径 ： 细胞旁路； H2O通道 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 65 70%（ 后述 ） 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 同向转运体模式 : 管腔膜上有 Na+:2Cl-:K+同向转运体 Na+、 Cl-顺电 -化学梯 度 ， K+逆电 -化学梯度同向转运入细胞内 。 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 。 影响同向转运体转运的因素 : 应用 圭巴因 选择性阻断 Na+泵时 ， Cl-和 Na+的重吸收就明显减少 。 说明管周膜 Na+泵的活动对管腔膜同向转运体的转运具有重要作用 。 因此 ， 将 Na+泵的活动称原发主动 ， 而将同向转运体的转运称继发主动；故 Cl-在髓袢升支粗段的重吸收是主动的 。 同向转运体对 速尿 和 利尿酸 很敏感 ， 即它们能与 Cl-竞争结合位点 ， 从而抑制 Na+、 Cl-、 K+的同向转运 ， 干扰尿浓缩机制 (后述 )， 导致利尿 。 因此 ， 将速尿称髓袢利尿剂 3. 远曲小管和集合管 (1).Na+的重吸收 1)重吸收的机制 ： Na泵是动力 NaCl同向转运体（噻嗪类阻断） 是主动重吸收过程 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 （ 图 ） 重吸收 NaCl约 12和不同量的 H2O； 分泌 K+和 H+ ；水的重吸收受 抗利尿激素 (ADH)调节， Na+和 K+的转运受 醛固酮 调节Na+多进多排，少进少排，不进不排 远曲小管后段和集合管： 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 2)重吸收的特征 : 无泵 -漏现象 :因远曲小管和集合管上皮细胞的 紧密连接对小离子 (如 Na+、 K+、 Cl-)的通透性低。 重吸收的量可被调节：醛固酮可增加管腔膜上的 Na+通道数目，促进 Na+易化扩散进入细胞；还可增强管周膜 Na+泵的活性。 (2)水的重吸收 2)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 。 水通道 水通道 1)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 ） HCO3 重吸收与 H+的分泌 近端小管 80% 1. HCO3 的重吸收与 Na+-H+交换有关 机制 ：被动过程 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+逆向交换呈正相关 (H+ 分泌 重吸收 HCO3-) 结果 ：分泌一个 H+重吸收一分子 NaHCO3。 碳酸酐酶的抑制剂： 乙酰唑胺 利尿剂 2.H+的分泌 来源 ： 细胞代谢产生的 CO2 机制 :主动分泌 Na+-H+交换 H+泵 特点 : 泌 H+与重吸收 HCO3-、 Na+呈正相关 =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 髓袢 HCO3-的重吸收在升支粗段，机制同近端小管 远端小管和集合管 闰 C主动分泌 H+ 机制：质子泵 H -K+ ATP酶 HCO3-的重吸收机制同近端小管 (三 ） NH3的分泌与 H+ 、 HCO3 的转运的关系 NH3的分泌与 H+的分泌密切相关； H+分泌增加促使 NH3分泌及 NaHCO3的重吸收 ， 实现 排酸保碱 的作用 机制 :单纯扩散 小管上皮细胞内 谷氨酰氨 脱氨 NH3(氨 ) 脂溶性 肾小管腔： NH3 H+ NH4+ Cl-NH 4Cl 单纯扩散 脱氢酶 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 。 （四） K+的重吸收 原尿中的 K+绝大部分 (67% 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 1. K+重吸收的机制 :主动过程 (尚不清楚 ) K+管内 K+管外 1 40 是逆浓度差进行的 ， 故认为是主动的 2.K+的分泌 (1)、 K+分泌部位： 远曲小管和集合管上皮的主细胞 （ 2） 、 K+分泌机制 : Na+-K+交换 (4mol/L) (150mol/L) K+管内 K+管外 基侧膜 Na+-K+泵 Na+的主动重吸收 管外为正 管内为负的电位差 K+顺电 -化学梯度分泌 (易化扩散 )入小管液 氨氯吡咪（）管腔膜的 Na+通道 Na+重吸收 （ 3） 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 （五） 钙的重吸收和排泄 约 70% 在近球小管被重吸收 ， 20%在髓袢 、 9% 在远曲小管和集合管被重吸收 ， 终尿排出不到 1% 重吸收 ：近端小管：主动 髓袢降支细段和升支细段：对钙不通透 髓袢升支粗段：机制未清 （ 被动或主动 ） 远曲小管和集合管：主动 排泄 ：少 影响因素： 甲状旁腺激素 （ PTH)：血钙 PTH分泌 钙重吸收 血磷 PTH分泌 钙重吸收 血浆 PH值：代酸 钙重吸收 代碱 钙重吸收 细胞外液 或 ABP 近端小管对 Na+和水重吸收 钙重吸收 (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 :继发主动 ， 与 Na+同向转运 密切相关 葡萄糖 小管上皮细胞内 K+ Na+ 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 。 管周膜泵 载体 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 )。注意：此时 部分 肾小管达到吸收极限量 正常值： 160 180mg（ 8.9 10.1mmol/L）。 葡萄糖吸收极限量 (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 75mg(2.68mmol)/min/1.73m2, 成人女性为 00mg(1.67mmol)/min/1.73m2 附 ：尿糖相关因素 : 血糖 尿糖 如： 型 、 型 (胰岛素依赖 、 非依赖性 )糖尿病 。 血糖 无尿糖 如：糖尿病久 肾小球损害 GFR 。 而当严重脱水糖尿病 ， 虽出现糖尿性昏迷 ， 但无尿糖 ， 是 GFR 所致 。 血糖 正常 尿糖 如：根皮苷中毒时它与协同转运载体结合 ， 竞争抑制葡萄糖和氨基酸的重吸收 其他物质的重吸收和分泌 .aa与 Gs 的重吸收机制相同 . 2.少量蛋白质通过吞饮作用被重吸收 .HPO42-、 SO42-与 a+同向转运 4.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 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 (泵 -漏现象 ) 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 无泵 -漏现象 受调节 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。 复习思考题 1.简述影响肾小管转运的因素。 2.用泵 -漏模式解释近球小管对 Na+的主动重吸收。 3.在近球小管葡萄糖是如何被重吸收的？其特点是什么？ 4.为什么糖尿病患者会出现糖尿和多尿症状？ 5.简述尿生成的过程。 第四节 尿液的浓缩和稀释 概 述 尿渗压血渗压 高渗尿 尿浓缩 如：大量出汗、呕吐、腹泻 缺水 尿渗压血渗压 低渗尿 尿稀释 如：大量输液、饮水 多水 尿渗压血渗压 等渗尿 肾功 如：肾衰 正常尿液的渗透压： 50 1200mOsm/(KgH2O) 尿液的 稀释 在髓袢升支粗段小管液的溶质被重吸收而水不易被重吸收造成 (尿崩症 ） 尿液的 浓缩 水 被重吸收而 溶质 仍留在小管液中造成 逆流 ：指两个并列的管道 ， 其中液体流动的 方向相反 。 逆流系统 ：两管下端是连通的 ， 而且两管 间的隔膜容许液体中的溶质或热能在两管间 交换 。 逆流倍增 ：由于管壁通透性和管道周围环境的作用 ， 形成温度递度 ， 这就是逆流倍增现象 。 髓袢 、 集合管的结构与逆流倍增的模型很相似 一、尿液浓缩、稀释的过程和机制 研究发现，尿液的浓缩和稀释决定于： 髓袢、集合管 U形结构的逆流系统（结构基础）； 髓袢愈长浓缩能力愈强 髓质的渗透梯度的建立（冰点降低法） (先决条件 )； 血液 ADH的浓度（对水重吸收的调节作用） 水 Nacl 尿素 髓袢降支细段 高度通透 不易通透 不易通透 髓袢升支细段 不通透 高度通透 中等通透 髓袢升支粗段 不易通透 不易通透 但主动重吸收 不易通透 远 曲 小 管 有 ADH时 易通透 不易通透 但主动重吸收 不易通透 集 合 管 有 ADH时 易通透 不易通透 但主动重吸收 外髓部不通透 内髓部易通透 表 8-1 髓袢、远曲小管和集合管的通透性 (一 )肾髓质高渗梯度的形成 1.髓袢、远曲小管和集合管的通透性 对 NaCl主动转运 对尿素不通透 对水不通透 NaCl向管外扩散 管内浓度倍减 (管内为低渗液 ) (管外为高渗梯度 ) (钠盐 管内 钠盐 管外 ) 肾外髓高渗梯度 已形成： 主要由 升支粗段 对 NaCI的重吸收所形成 2.肾髓质高渗梯度形成机制 （ 1） 髓袢升支粗段 ： 速尿： 抑制Na+2Cl -K +同向转运体，外髓高肾梯度不能建立，导致利尿 远曲小管和皮质集合管 ： 对 NaCl主动转运 对尿素不通透 对水不通透 (有 ADH时通透 ) NaCl向管外扩散 管内浓度倍减 (管内为低渗液 ) (管内尿素浓度增加 ) 髓质集合管 对 NaCl主动转运 对尿素易通透 (尿素浓度高 ) 对水不易通透 (有 ADH时通透 ) NaCl向管外扩散 尿素向管外扩散 形成肾内尿素循环 (管内外为高渗梯度 ) 尿素循环进一步增强肾内髓高渗梯度。 尿素 肾内尿素循环 条件 .髓袢升支粗段 、 远曲小管 、 皮质与髓质集合管尿素均不通透； . 髓袢升支细段对尿素易通透； .内髓集合管对尿素易通透 +尿素 高 (当 ADH 时 远曲小管和集合管对水的通透性 尿素 ) 。 过程 ：尿素出内髓集合管 入髓袢升支细段 经髓袢升支粗段 、远曲小管 、 皮质与外髓集合管 内髓集合管 。 作用： 进一步增强肾内髓高渗梯度 。 小结 形成肾髓质高渗梯度的物质： 外髓质： 主要是 NaCl。 内髓质： 主要是 NaCl+尿素 动力：髓袢升支粗段对 Na+和 CI-的主动重吸收 。 主要溶质： 尿素和 NaCI 皮质部渗透浓度 低 ；内髓部渗透浓度高 形成肾髓质高渗梯度的决定因素： 逆流系统 +各段对物质的选择性通透 逆流倍增现象 。 直小血管的逆流交换作用 ： 直小血管通透性高 +降支与升支彼此靠得很近 +与髓袢并行； 当直小血管的血液逆流时： 降支 升支 同水平组织间液的渗透压 直小血管 直小血管 尿素和 NaCl 尿素和 NaCl 入直小血管 出直小血管 水出直小血管 水入直小血管 当升支离开外髓时 带走的溶质水 维持髓质高渗梯度 尿液在逆流系统内流动 髓质高渗梯度 ADH ADH 集合管对水通透性 集合管对水重吸收 低渗尿 (尿稀释 ) 集合管对水通透性 集合管对水重吸收 高渗尿 (尿浓缩 ) (二 )尿液浓缩和稀释的过程 尿液渗透压的变化为： 髓袢降支细段由等渗 递增式高渗；髓袢升支细段为递减式高渗； 髓袢升支粗段为递减式低渗； 远曲小管为低渗； 皮质部集合管由低渗 高渗；髓质部集合管为递增式高渗。 二 、 影响尿液浓缩和稀释的因素 髓质高渗区 及 渗透梯度 是 动力 ， ADH是不可少的条件 (一 )髓质高渗梯度的破坏 1.髓袢结构与功能 ： 慢性肾盂肾炎引起肾髓质纤维化 或 肾囊肿引起肾髓质萎缩时 髓袢的逆流倍增作用减弱 破坏髓质高渗梯度 尿液的浓缩能力降低 2.影响髓袢升支粗段主动重吸收 NaCl的因素： 利尿药： 速尿、利尿酸 抑制髓袢升支粗段对 Na+和 Cl-的主动重吸收 髓质高渗梯度 尿液的浓缩能力降低 3.影响 尿素 浓度 的因素 营养不良 ,蛋白质摄入不足 尿素生成量 髓质高 渗梯度 尿液的浓缩能力 老年人蛋白质代谢率降低 ,尿浓缩机能也会减弱 。 4.直小血管 血流速度 ： 高血压合并肾损害 ：血流速过快 逆流交换所带走的 溶质 髓质高渗梯度 尿液的浓缩能力 血高粘滞综合症 ：血流速过慢 逆流交换所带走水 髓质高渗梯度 尿液的浓缩能力 (二 )血液 ADH的浓度 ADH 远曲小管 、 集合管对水通透性 远曲小管 、 集合管对水重吸收 尿液浓缩 垂体性尿崩症 远曲小管 、 集合管对 ADH不敏感 远曲小管 、集合管对水重吸收 尿液浓缩 肾性尿崩症 复习思考题 1.简述肾髓质形成的原理 2.简述髓袢升支粗段重吸收的特点， 并阐明与尿浓缩的关系 3.影响尿浓缩与稀释的因素有哪些？ 4.简述尿浓缩与稀释的过程 第五节 尿生成的调节 通过对 滤过 、 重吸收 、 分泌 的调节实现 滤过的调节： 1.滤过膜的面积和通透性 2.影响有效滤过压的因素 本节主要讨论影响肾小管 、 集合管的重吸收和分泌因素：即肾内自身调节和神经 -体液调节 一、肾内自身调节 (一 )小管液中溶质的浓度 小管液中溶质浓度所形成的渗透压 , 是对抗肾小管对水重吸收的力量 (排出 1g溶质，约需溶解于 15ml水 )。 当 溶质 渗透压 肾小管 (尤其近曲小管 )对水的重吸收 小管液中 Na+( 因被稀释 ) Na+重吸收 ( 扰乱球 -管平衡 ) 尿量 ，种利尿方式称为渗透性利尿 (晶体性利尿 ) 渗透性利尿： 临床上给病人使用能被肾小球滤过但不被肾小管重吸收的物质（如甘露醇），来提高小管液中溶质的浓度而达到利尿的目的 如 :糖尿病的多尿 渗透性利尿剂 -甘露醇 、 山梨醇 (可被滤过而不被重吸收 ) (二 )球 -管平衡 1.概念 ： 指近曲小管对溶质、水的重吸收量与肾小球滤过量之间保持一定的平衡关系的现象。 实验证明，无论 GFRor 近曲小管对溶质和水的重吸收量是定比重吸收的： 重吸收量 /滤过量 65% 70% 2.机制 ： 除与近曲小管对 Na+、 H2O重吸收的泵 -漏现象有关外，主要与 管周毛细血管压 和 血浆胶体渗透压 的改变有关。如： 在肾血流量不变的前提下： 当 GFR 时 管周毛细血管压 小管旁组织间液的静水压 Na+、 H2O回漏 Na+、 H2O重吸收 重吸收率 /滤过率 65 70 （球 -管平衡） 胶体渗透压 小管旁组织间液入毛细血管量 3.意义 ： 使尿中排出的溶质和水不会因 GFR的增减而出现大幅度的变动。 但球 -管平衡在某些情况下可能被打乱。 如： 渗透性利尿的机制 ： 充血性心衰水肿的原因 ： 渗透性利尿的机制： 静脉输入甘露醇 血容量 G F R （但管周毛细血管的血流量与血压 的程度 以及血浆胶渗压 的程度不明显） 肾小管内 溶质 、渗透压 肾小管 (尤其近曲小管 )对水的重吸收 小管液中 Na+( 因被稀释 ) Na+重吸收 ( 扰乱球 -管平衡 ) 尿 量 当动脉血压 肾灌注压和血流量 出球小动脉的代偿性收缩 管周毛细血管血流量 、血压 、血浆胶渗压 Na+、 H2O重吸收 Na+、 H2O 潴留 水肿 充血性心衰水肿的原因： 小管旁组织间液入毛细血管量 小管旁组织间液的静水压 Na+、 H2O回漏 GFR仍能保持原水平 (即滤过分数 ) 二 、 神经体液调节 (一 )肾交感神经的作用 : 肾交感 N兴奋 (运动、高温、大出血、缺 O2、剧痛 ) 释放 NE： 激活 受体 入球与出球小 A收缩 (收缩程度： A入 A出 ) 肾毛细血管压 、 肾血浆流量 有效滤过压 GFR 激活 受体 近端小管和髓袢上皮细胞重吸收水和 NaCl 激活 受体 近球细胞释放 肾素 血管紧张素 -醛固酮系统 远曲小管和集合管对水 、NaCl的重吸收 1.ADH对尿生成的调节作用： ADH与远曲小管和集合管的管周膜 V2受体结合 激活 腺苷酸环化酶 c-AMP 激活 蛋白激酶 A 水通道从胞浆 镶嵌到管腔膜上 水重吸收 内髓集合管尿素通透性 袢升粗段主动重吸收 NaCl 内髓高渗梯度 尿浓缩 尿 量 (二 )抗利尿激素 （ antidiuretic hormone,ADH） 作用： (1)提高远曲小管和集合管对 水的通透性 (2)增加髓袢升支粗段对 NaCI的主动重吸收 ， 增加内髓部集合管对 尿素的通透 ， 利于尿浓缩 作用机制： 与 V2受体结合 ， 使水通道内移 血浆晶渗压 (1-2 ) 循环血量 (5-10 ) ABp A 、低血糖 疼痛、应激 中枢渗感器 心房容感器 动脉压感器 下丘脑 : 视上核 (主 ) 室旁核 (次 ) + + + A D H + 下丘脑 -垂体束 与远曲小管和集合管的管周膜 V2受体结合 激活腺苷酸环化酶 c-AMP 激活蛋白激酶 A 水通道从胞浆镶嵌到管腔膜上 内髓集合管尿素通透性 袢升粗段主动重吸收 NaCl 内髓高渗梯度 尿浓缩 尿 量 水重吸收 + 注： ADH缺乏 垂体性尿崩症 2.刺激 ADH分泌的因素： 血浆晶体渗透压 (1% -2 ) 循环血量 (5%-10 ) ABp A 、低血糖 疼痛、应激 中枢 渗透压感受器 心房容量 感受器 动脉压力 感受器 (次 )下丘脑 视上核 (主 ) 室旁核 中枢 渗透压感受器 血浆晶体渗透压 (1%-2 ) 循环血量 (5%-10 ) 心房容量 感受器 动脉压力 感受器 ABp 心房钠尿肽 + + + + + + + 下丘脑 -垂体束 A D H 垂体后叶 3.ADH的作用特点 : 高渗性脱水： ADH的有效刺激主要是 : 晶体渗透压 循环血量 ( 尤为主 ) 循环血量与晶体渗透压可相互拮抗或协同： 晶体渗透压 晶体渗透压 循环血量 ADH( 单独之和 ) 低渗性脱水： 循环血量 ADH( 循抗渗 ) 先给高渗盐水 再给右旋糖酐： 晶体渗透压 循环血量 ADH( 渗抗循 ) 附 ：一次 大量饮清水与饮生理盐水尿量为何不同？ 一次大量饮清水后尿量增加的现象称水利尿 其原因是：大量饮清水后 血液稀释 血浆晶体渗透压 和血容量 对下丘脑渗透压感受器的刺激 ADH释放明显 肾小管对水的重吸收 尿量 ；同时因血容量 GFR 尿量 饮等量的生理盐水后 ， 因仅改变血容量 ， 对 ADH释放抑制程度轻 ， 故尿量不会出现饮清水后的水利尿现象 尿量 。 循环血量 等适宜刺激 1. 肾素刺激因素； 2.血管紧张素对尿生成的调节； 3. 醛固酮分泌的刺激因素 4.醛固酮对尿生成的调节； 1. 肾素 ：由颗粒细胞分泌 作用：使血管紧张素原生成血管紧张素 I 分泌的调节 ： BP入球小 A压力 血流 入球小 A处的牵张感受器 肾素分泌 BP入球小 A压力 血流 滤过 流经肾小管的钠量 致密斑钠感受器兴奋 肾素分泌 BP肾交感神经兴奋肾素的释放 E和 NE直接刺激颗粒细胞释放 肾素 肾上腺皮质球状带 血 K+ 、 Na+ 肾素 2.血管紧张素对尿生成的调节： 血管紧张素原 血管紧张素 血管紧张素 血管紧张素 最小浓度 刺激近曲小管重吸收 NaCl； 中等浓度 进一步刺激肾上腺皮质合成与释放醛固酮； 较高浓度 进一步收缩血管、升高血压； 另外：刺激肾上腺髓质和交感 N分泌释放 NE、 E；刺激 ADH、 ACTH释放。 醛 固 酮 ACTH 肺血管紧张素转换酶 管腔膜通道数量 管周膜上 Na+-K+泵活动 3.醛固酮对尿生成的调节 : 醛固酮 小管上皮细胞内 单纯扩散 胞浆内形成 激素 -受体复合物 细胞核内调节 特异 mRNA转录 醛固酮诱导蛋白 远曲小管和集合管 排 2K+、保 3Na+、保 H2O 作用： 保 Na+、保水、排 K+ 分泌调节： 肾素 -血管紧张素 -醛固酮系统 血 K+、血 Na+浓度 4.RAAS的调节特点 肾素的适宜刺激 少量失血 (血压未变 ):肾交感 N兴奋； 中量失血 (血压 ) :牵张感受器兴奋； 大量失血 (血压 80mmHg):致密斑兴奋 。 醛固酮的适宜刺激 肾素 -血管紧张素的刺激能力血 K+ ； 肾上腺皮质球状带对血 K+的变化十分敏感 ， 对血 Na+ 不敏感；而致密斑对 Na+十分敏感； 正常时 ACTH不起重要作用 。 血管紧张素的作用比较 A ：刺激 ADH、 交感 N、 肾上腺髓质的分泌释放； A ：缩血管作用 A ， 但对醛固酮的合成与分泌 A 总结： RAAS调节 (四 )心房钠尿肽（ ANP）对尿生成的调节： 适宜刺激 ： 来源 ： 作用 ： 抑制肾素的分泌 抑制 ADH的释放 抑制醛固酮的分泌 血容量 、内皮素、 VP 心 房 肌 合成释放 心 房 钠 尿 肽 利 尿、排 钠 抑制集合管 重吸收 NaCl (Na+通道关闭 ) 舒张 A出 、 A入 (尤其 A入 ) 肾血浆流量 和 GFR 原尿生成 水钠重吸收 复习思考题 1.正常成年人一次迅速大量的饮用清水、生理盐水 1000mL后，血浆渗透浓度及尿量各将发生怎样的变化？为什么？ 2.正常成年人快速静脉输入生理盐水 1000mL后，尿量将发生怎样的变化？为什么？ 3.因呕吐、腹泻引起机体大失水时，对尿量有何影响？为什么？ 4.简述醛固酮的生理作用及其分泌调节。 5.下丘脑视上核受损，尿量和尿浓缩将发生怎样的变化？为什么？ 6.正常成年人静脉注射 50g/100mL的葡萄糖 50mL后，尿量将发生怎样的变化？为什么？ 第六节 血 浆 清 除 率 清除率的概念和计算方法 清除率 （ clearance,C） ：指两肾在单位时间 （ 每分钟 ） 内能将多少毫升血浆中所含的某些物质完全清除出去 ， 这个被完全清除了某物质的 血浆毫升数就称该物质的清除率 （ ml/min） 血浆清除率 (C) 血浆某物质浓度 (P) 尿中某物质浓度 (U) 每分钟尿量 (V) 测定清除率的理论意义 测定肾小球滤过率 1.菊粉清除率 肾排出量为肾小球滤过量与肾小管 、 集合管的重吸收量 和分泌量的代数和 U V=F P-R+E 某物质滤过后 ， 不被重吸收 ， 也不被分泌则 U V=F P， F=U V/P=C 菊糖：即能自由滤过又不被重吸收与分泌，故菊糖的血浆清除率 =肾小球滤过率 (GFR) 2.内生肌酐清除率： 临床常用 内生肌酐清除率代表 GFR 内生肌酐指体内组织代谢产生的肌酐。试验前禁食肉类和禁剧烈运动 (避免因摄入和产生过多外来肌酐对测定结果的影响 )。以代替因菊糖试验操作的繁琐 C肌酐 尿肌酐（ mg/L） 24小时尿量（ L） /血浆肌酐（ mg/L） （ L/24h) 正常值： 128L/24h 测定肾血流量 血浆中某一物质 （ 如碘锐特 、 对氨基马尿酸 ） ， 经过肾循环一周后可以被完全清除 :U V=X P， 则 C=U V/P=X 碘锐特、对氨基马尿酸 (PAH): 即能自由滤过又能被分泌(90%/ 流过肾一周 )，故 PAH的血浆清除率 =有效肾血浆流量 。 有效肾血浆流量 =肾血浆流量的 90%， 肾血浆流量 =有效肾血浆流量 90%。 测得肾血浆流量为 660ml/min 肾血