生理学泌尿系统

第八章 尿的生成和排出,肾的功能： 1维持内环境相对稳定：（1）排除代谢终产物及异物；（2）调节细胞外液量和渗透压；（3）维持水、电解质和酸碱平衡。 2内分泌功能： 分泌肾素、EPO、1,25-(OH)VitD3、 前列腺素、激肽等生物活性物质,尿生成的基本过程：,肾小球的滤过,肾小体 肾小球（毛细血管球） 肾小囊（内层、囊腔、外层） 肾单位 近端小管 近曲小管（曲部） nephron 髓袢降支粗段 肾小管 髓袢细段 髓袢降支细段 髓 髓袢升支细段 袢 远端小管 髓袢升支粗段 远曲小管（曲部）,第一节 肾的功能解剖和肾血流量一、肾的功能解剖（一）肾单位的构成,1球旁细胞 juxtaglomerular cells） ：入球小动脉管壁的平滑肌细胞上皮样变, 内含分泌颗粒（颗粒细胞），分泌肾素。 2致密斑 macula densa） ：远曲小管靠肾小体侧的管壁细胞变为高柱状，紧密排列形成的椭圆形斑状结构。感受小管液中NaCl含量变化(离子感受器)，调节肾素的释放。3系膜细胞 extraglomerular mesangial cells （间质细胞）具有吞噬和收缩功能,（二）球旁器（近球小体）,（三）滤过膜构成1、滤过膜filtration menbrance的结构(分子筛) 内层:毛细胞血管内皮细胞层 基膜层：微纤维网 外层:肾小囊脏层足细胞的足突,2、滤过膜的分子通透性 ）机械屏障(分子量大小的选择性滤器)： 有效半径: 可通过 1.8 4.2 nm 5.72mmol/L),不同程度的水肿,病理：缺氧、中毒、炎症等,滤过膜通透性增大,出现蛋白尿甚血尿。 肾炎(nephritis)、肾病综合征(nephrotic syndrom)蛋白尿(Proteinuria) 滤过膜带负电荷的涎基消失，导致带负电荷的血浆白蛋白滤过 蛋白尿,（四）肾神经支配和血管分布 肾交感神经主要从胸12至腰2脊髓节段发出，其纤维经腹腔神经丛支配肾动脉、肾小管和释放肾素的球旁细胞。 肾交感神经末梢释放去甲肾上腺素，调节肾血流量、肾小球滤过率、肾小管的重吸收和肾素释放。 情绪高度紧张、剧烈运动、疼痛等交感神经兴奋时,肾血管收缩,肾血流量减少。,肾血供特点： 1肾血流量大，分布不均匀 占心输出量的1/5 -1/4 左右 成人安静时,两肾血流量 1200 ml/min （血浆流量 660 ml/min） 皮质(cortex) 94 % 外髓(outer zone) 56 % 内髓(inner zone) 1%,2两套串联毛细血管网,肾A,-3,二.肾血流量的特点及其调节（一）肾血流量的自身调节 肾动脉压在80-180mmHg时，肾血流量保持相对恒定。 灌注压(perfusion pressure)2080mmHg时，肾血流量随肾动脉压升高而增加。 灌注压80180mmHg时，肾血流量稳定在一个水平。 灌注压180mmHg时，肾血流量又随灌注压升高而增加。,机制：肌源性自身调节(入球小动脉舒缩与跨壁压变化直接相关) 罂粟碱、水合氯醛抑制血管平滑肌后自身调节现象消失。,当动脉压动脉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 tubulogomerular feedback 小管液流量变化影响肾血流量和GFR的现象动脉压致密斑小管液流量离子转运速率致密斑反馈信息到肾小球血管收缩血流量意义：正常生理状态下，使肾血流量与泌尿机能相适应，GFR不会因血压波动而改变，有利于维持肾小球滤过率的相对稳定。,（二）肾血流量的神经和体液调节 （正常时作用不明显）肾交感神经兴奋： 肾交感神经末梢释放去甲肾上腺素，调节肾血流量、肾小球滤过率、肾小管的重吸收和肾素释放。 ）意义：紧急情况下，保证机体活动器官或重要器官的血供。,迷走神经纤维对尿生成的影响尚未肯定。 体位性肾血液量改变，可能是反射性交感神经兴奋所致。 体液因素：肾上腺素(adnephrin)与去甲肾上腺素(norepinephrine)、升压素、血管紧张素(angiotensin)肾血管收缩（静滴Adr.10微克/分，肾血流量减少30%）。 PGI2、PGE2、NO和缓激肽肾血管舒张。,第二节 肾小球的滤过功能,微穿刺技术(micropuncture technique)获取囊内液，微量化学分析表明系血浆的超滤液(ultrafiltrate),原尿(primary urine)：肾小球滤液，除蛋白质含量极少外，其他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(tubular fluid):进入肾小管的原尿。终尿(end urine)：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。,1肾小球滤过率 glomerular filtration rate GFR 1）单位时间内（每分钟）两肾生成的原尿量。 2）正常值：125ml/min 2滤过分数 filtration fraction FF ： GFR与肾血浆流量的比值 FF=GFR/RPF=125/660100%=19% GFR与FF是衡量肾功能的指标。,正常值 : 0.18 -0.20,一、有效滤过压 滤过的动力 有效滤过压= 肾小球毛细血管血压 -（血浆胶体渗透压肾小囊内压）,入球端与出球端毛细血管相近(下降12mmHg) 血浆胶体渗透压 入球端25 mmHg 出球端35 mmHg 肾小囊内压 10 mmHg 入球端有效滤过压=45 -（25+10）=15 mmHg 出球端有效滤过压=45 -（35+10）=0 mmHg滤过平衡：血液从入球到出球，滤过阻力等于 滤过动力时，有效滤过压降低到零,二、影响肾小球滤过的因素（一）肾小球毛细血管血压 全身动脉血压改变： 80180mmHg（10.724Kpa）时，通过自身调节，入球小动脉口径改变，肾小球毛细血管压相对稳定，GFR基本保持不变。 AP4050mmHg（5.36.7Kpa）时，有效滤过压为零，GFR=0,无尿。,（二）囊内压： 肾盂、输尿管结石(calculus of ureter)、肿瘤(tumor)肾小囊内压 , 有效滤过压 GFR,（三）血浆胶体渗透压 血浆胶体渗透压在正常情况下较稳定。 在肝、肾疾病血浆蛋白减少或静脉快速注入生理盐水血浆蛋白稀释等情况下，血浆胶体渗透压下降，有效滤过压升高，肾小球滤过率随之增加。,囊内压,(四) 肾血浆流量:影响滤过平衡位置 肾血浆流量滤过平衡点后移 GFR应激状态（如严重缺氧，中毒性休克）交感神经兴奋肾内血管收缩肾血流量 肾血浆流量 GFR,（五）滤过系数 单位有效滤过压作用下，单位时间内经过滤过膜滤过的量。1、滤过膜通透性,滤过膜结构受损,机械屏障作用,通透性,红细胞进入滤液,带负电糖蛋白,电学屏障作用,通透性,血浆白蛋白进入滤液,肾小球肾炎,血尿,蛋白尿,急性肾小 球肾炎,肾小球毛细 血管口径,血流量,活动的肾小球数目,滤过面积,GFR,尿量（少尿）,2、滤过膜面积 正常两肾1.5m2以上,第三节 肾小管和集合管的物质转运功能一、肾小管和集合管中物质转运的方式) 被动重吸收：H2O 、 HCO3- 被动重吸收：指小管液中的水和溶质借电化学差通过肾小管上皮细胞重吸收的过程。水借渗透压之差被动重吸收。溶质浓度差和电位差（电化学差）。溶剂拖曳：溶剂伴随水渗透被动转运的方式,2）主动重吸收： 指肾小管上皮细胞逆电化学差，将小管内溶质主动转运到小管外组织间的过程。 Na+、K+（原发）、GS、AA（继发） 重吸收主要部位在近端小管（多占总量的65-70%）3）转运途径：跨细胞转运 细胞旁转运,二、肾小管和集合管中各物质的重吸收与分泌（一）Na+、Cl-和水的重吸收 肾脏重吸收的主要物质： 1）H2O：99%重吸收 2）电解质（Na+、Cl-、K+、HCO3-）：绝大部分 3）有机物（GS、AA）：100%重吸收 主要在近端小管。,1、近端小管(proximal tubule): 机制: 前半段和后半段不同 前半段: Na+与葡萄糖或氨基酸同向转运 Na+与H+逆向转运(Na+-H+交换) Cl不被重吸收 水: 随溶质重吸收等渗性重吸收,近球小管后半段： 顶端膜Na+- H+交换Cl-HCO3逆向转运体 基底侧膜K+ - Cl-同向转运体。 Cl-：被动重吸收，造成小管腔内带正电荷,管外带负电荷,Na+顺电位梯度经紧密连接被重吸收。 水：细胞旁路和跨上皮细胞 渗透压差作用下而被动吸收 等渗重吸收（isotonic reabsorption） （定比重吸收）,2、髓袢(loop of Henle): 降支细段： Na+、Cl-不易通透， 水通透性较高 升支细段： Na+ 、Cl-易通透， 水不通透,Na+Cl-H2O,Na+ Cl- H2O,降支细段,升支细段,升支粗段： 1Na+:2Cl-:1K+ 同向转运体 继发性主动重吸收。用微穿刺实验：管腔内正电位微灌流实验： 灌流液中去Na+，Cl-重吸收消失，正电位消失。 灌流液中去Cl-，Na+ 重吸收减少。 灌流液中去K+，Na+、Cl- 重吸收都显著减少。 用哇巴因(-) 钠泵。,特点： Na+主动转运，Cl-继发性主动转运，同时伴随Na+、K+和Ca2+经细胞旁途径重吸收。 呋喃苯胺酸（呋塞米、速尿furosedon )、 利尿酸(crinuryl) (-),3、远曲小管和集合管：Na、Cl、水重吸收与机体水盐平衡有关。Na、Cl重吸收受醛固酮调节水重吸收受抗利尿激素调节A：远曲小管初段： 水不透过。 NaCl同向转运 噻嗪类利尿药（双氢克尿噻）,B：远曲小管后段与集合管： 主细胞： 基底侧膜Na泵泵出Na，顶端膜Na通道进入细胞。在电位差作用下Cl经细胞旁重吸收，同时K分泌入小管液。 氨氯吡咪（阿米洛利）抑制顶端膜Na通道 闰细胞： 与H分泌有关，质子泵(H+-K+ATP酶),集合管对水的重吸收取决于主细胞对水的通 透性（渗透压差作用下被动吸收）。 管腔膜侧胞质含水孔蛋白AQP-2 顶端膜上插入AQP-2多少与水的通透性有关 AQP-2的插入受抗利尿激素调节 基底侧膜含AQP-3和AQP-4,（二） HCO3的重吸收和H+的分泌 1.近端小管 约80%-85%HCO3重吸收 以CO2的形式单纯扩散, 优先于Cl 受碳酸酐酶催化 乙酰唑胺(acetazolamide)可抑制此酶 与泌H+(Na+-H+交换)有关 2.髓袢升支粗段 HCO3重吸收机制与近端小管相同 3.远端小管和集合管 闰细胞主动泌H+(H+-K+ATP酶),（三） NH3的分泌与H+、HCO3 转运的关系 1.NH3的分泌 部位: 肾小管各段(近端小管主要生成NH4+ ）、 集合管对NH4+ 不易通透（NH3 + H+） 来源: 谷氨酰胺脱氨基 机制: 单纯扩散 意义：分泌1 NH3和1 H+, 可回收1 Na+和1 HCO3，泌NH3具有调节酸碱平衡的重要意义,（四）K+的重吸收和分泌 重吸收(reabsorption) 近端小管65%-70%, 髓袢25%-30%, 远端小管和集合管不定(受调节) 分泌(secretion) 部位: 主要在远端小管和集合管 机制: 主细胞(顺电-化学梯度扩散) 闰细胞(可能H+-K+交换) 刺激因素: 细胞外液K+浓度 醛固酮分泌 小管液流量 反之或酸中毒时则K+分泌,（五）葡萄糖和氨基酸的重吸收 葡萄糖(glucose)的重吸收 部位: 近端小管(主要前半段) 重吸收量: 100% 机制: 继发性主动转运,肾糖阈renal glucose threshold ： 当血浆GS160-180mg/100ml，部分肾小管对GS的重吸收达极限，尿中开始出现GS时的血浆GS浓度。 葡萄糖吸收极限量（最大转运率） 当血浆GS300mg/100ml，全部肾小管对GS的重吸收达极限，此时血浆GS浓度即葡萄糖吸收极限量。,葡萄糖重吸收特点： A.逆浓度差主动重吸收B.借助Na+的主动重吸收而继发主动重吸收C.与刷状缘载体蛋白有关，协同转运D.胞内葡萄糖通过管周膜进入组织间液的过程是易化扩散。,各段肾小管对物质重吸收特点：近球小管：等渗重吸收（定比重吸收）;吸收 的数量最多;以Na+的吸收为中心; Cl总是落后于HCO3 。髓袢细段：被动平衡系统。髓袢升支粗段：低渗性重吸收（稀释段）。 远曲、集合管：调节性重吸收 (醛固酮、ADH)。,肾小管和集合管的分泌方式,肾小管和集合管的各种物质转运,第四节 尿的浓缩和稀释 一.尿液的稀释 二.尿液的浓缩 三.直小血管在维持肾髓质高渗中的作用,人肾小管不同部分溶质的通透性 肾小管部分 水 Na+ 尿素髓袢降支细段 易通透 不易通透 不易通透髓袢升支细段 不易通透 易通透 中等通透髓袢升支粗段 不易通透 Na+主动 不易通透 CI-继发性远曲小管 有ADH时 不易通透 水易通透 Na+主动集合管 有ADH时 皮质、外髓 水易通透 Na+主动 不易通透 内髓高通透,肾髓质组织液高渗梯度形成机制（一）外髓组织液高渗梯度的形成 主要是由髓袢升支粗段NaCl的重吸收形成的（Na+主动重吸收，Cl-继发性主动重吸收）。（二）内髓组织液高渗梯度的形成 由内髓部集合管扩散出来的尿素以及升支细段扩散出来的NaCl两因素形成。,形成过程：前提：各段肾小管对水、尿素、NaCl通透性不同外髓部高渗梯度：升支粗段主动重吸收NaCl内髓部高渗梯度：尿素、NaCl共同形成尿素再循环： a.促进渗透梯度建立 b.节约能量,机体缺水,尿浓缩,ADH,尿稀释,机体内水过多：大量饮水,ADH ,尿稀释,小管液中水不被重吸收，NaCl继续重吸收,尿量，排低渗尿,（三）直小血管在保持肾髓质高渗中的作用 直小血管逆流交换作用使髓质中的溶质不被带走；将重吸收的水送回血液循环，维持肾髓质组织液高渗梯度。,影响尿液浓缩和稀释的因素1影响髓袢升支粗段主动重吸收NaCl的因素2影响尿素再循环的因素3髓袢的长度及近髓肾单位的数量4直小血管血流速度5ADH的分泌和作用,尿液浓缩稀释部位、动力及调节因素,1部位：远曲小管、集合管 结构基础：髓袢，髓袢愈长浓缩能力愈强。 2水重吸收动力： 肾髓质组织液存在高渗梯度3调节因素：ADH,-13,尿液生成的调节,肾小球滤过,肾小管重吸收和分泌,肾内自身调节,神经、体液调节,第五节 尿生成的调节一、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 小管液中溶质渗透压 近曲小管重吸收水NaCl浓度 NaCl重吸收，水重吸收尿量。 渗透性利尿（osmotic diuresis） 渗透性利尿剂：甘露醇、山梨醇 糖尿病病人多尿（polyuria）,（二）球-管平衡 近端小管对溶质和水的重吸收随GFR的变化而变化的现象。定比重吸收:近端小管对Na+和水的重吸收率始终占GFR的65-70%。机制: GFR肾小管周围毛细血管流量肾小管周围毛细血管压力 /血浆胶渗压胶渗压近端小管重吸收Na+、H2O入血 。生理意义：使尿中排出的溶质和水不致因肾小球滤过率的变化而大幅度增减