生理学-肾脏的排泄功能.ppt

第二节 肾小球的滤过功能,第一节 肾脏的结构和血液循环特点,第七节 排 尿 活 动,第五节 尿液的浓缩和稀释,第六节 尿 生 成 的 调 节,第八章 肾脏的排泄功能,第三节 肾小管和集合管重吸收功能,第四节 肾小管和集合管分泌与排泄,排泄：机体将体内物质代谢的终产物、多余的物质以及进入体内的异物和药物的代谢产物等排出体外的过程。排泄途径： 1.呼吸器官；2.消化道；3.皮肤；4.肾脏：,肾脏功能: 1.生成尿液：参与体内水、渗透压、电解质、酸碱平衡的调节。肾是机体最重要的排泄器官,它对于净化机体内环境及维持稳态起到极其重要作用。 尿液的性质：pH值5.07.0，最大变动范围为4.58.0。比重1.0151.025。尿量每昼夜正常约为10002000ml；多于2500ml为多尿；100500ml为少尿；少于100ml为无尿。 2.合成与分泌多种生物活性物质：如肾素、促红细胞生成素、前列腺素及维生素D3的活化物质等。,一、肾脏的功能结构特点,(一)肾单位和集合管,肾小体,肾小球,肾小囊,肾小管,近端小管,髓袢细段,远端小管,袢升细段,袢升粗段,远曲小管,袢降粗段,近曲小管,袢降细段,(三)球旁器,1.球旁细胞： 入球小A膜内的肌细胞呈上皮样变，内含分泌颗粒（肾素）,2.致密斑： 入球小A与远曲小管连接处，细胞呈立柱样变、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.球外系膜细胞（间质细胞）：具有吞噬和收缩功能,（四）肾脏的神经支配及作用 支配肾的交感神经自脊髓胸12至腰2节段发出,其纤维随血管入皮质和外髓部。 分布于皮质肾单位入球小动脉和近髓肾单位出球小动脉的平滑肌、肾小管和球旁细胞。 交感神经节后纤维末稍释放的去甲肾上腺素，调节肾血流量、肾小球滤过率、肾小管重吸收和肾素的分泌。,二、肾脏血流特点及其调节 （一）肾脏血液供应特点： （1）供血很丰富：每分钟两肾的血流量约1200ml （2）血液分布不匀：约94%的血流供应肾皮质，约5%的供应外髓部，剩余不到1%供应内髓。 （3）形成两次毛细血管网：皮质肾单位入球动脉的口经较出球动脉粗，肾小球毛细血管压高利于滤过；肾小管毛细血管压低利于重吸收。,（二）肾脏血流量的神经和体液调节 调节肾血流量的主要神经是交感神经,当它兴奋时,肾血管收缩,肾血流量减少。常见于情绪高度紧张、剧烈运动、疼痛等情况下。肾上腺素、去甲肾上腺素、血管紧张素、血管升压素等都能使血管收缩,肾血流量减少。前列腺素、乙酰胆碱、一氧化氮可使肾血管扩张,肾血流量增多。,（三）肾脏血流量的自身调节,肾血流量的自身调节：在没有外来神经支配的情况下,肾血流量在一定动脉血压变动范围内能保持不变的现象。当肾动脉灌注压变动80-180mmHg(10.7-24.0kPa)范围内,肾血流量仍保持相对恒定水平。,意义：肾血流量的自身调节,使肾血流量保持在相对稳定的状态,也是肾小球滤过率保持恒定的基本条件。,滤过：指血液流过肾小球时,血浆中水分和小分子物质通过滤过膜进入肾小囊形成原尿的过程。肾小球滤过率: 单位时间内(每分钟)两肾生成的超滤液量。正常125ml/min。滤过分数：肾小球滤过率与肾血浆流量的比值。正常为19,第二节 肾小球的滤过功能,一、滤过膜及其通性,滤过膜：肾小球毛细血管内的血浆经滤过进入肾小囊，其间的结构称为滤过膜。滤过膜结构：血管内皮细胞：内皮细胞上的窗孔结构，可防止血细胞通过。 基膜：是滤过膜的主要滤过屏障。 肾小囊上皮细胞：上皮细胞的足突之间形成裂隙，构成滤过的最后屏障。滤过膜的通透性机械屏障 电学屏障,入球端 有效滤过压 =6.0 (2.67+1.33) =2.0kPa(15mmHg）) 0 有滤液生成,出球端 有效滤过压 =6.0 (4.67+1.33) = 0kPa(0mmHg) =0 无滤液生成,二、肾小球滤过作用的动力-有效滤过压,有效滤过压=毛细血管压-（血浆胶体渗透压+囊内压）,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）。,特点：正常时，出球端除血浆流速快时外，一般无滤出，故为滤过的贮备段。,滤过平衡,三、影响肾小球滤过的因素,（一）滤过膜的通透性和面积,面积：,通透性：机械屏障作用蛋白尿、血尿,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,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,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,（二）有效滤过压的改变,有效滤过压=肾小球Cap.血压(血浆胶体渗透压+囊内压),1.肾小球Cap.血压 如：大失血交感N兴奋、NE Cap.收缩 高Bp病晚期肾A入硬化而缩小,3.血浆胶体渗透压 如：快速大量输液血浆胶体渗透压下降,2.囊内压 如：结石、肿瘤,（三）肾血浆流量,曲线A: RPF COP速度快 曲线C: RPF COP速度慢 曲线B:正常RPF时COP速度,由右图可见：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。,小结：影响滤过的因素,第三节 肾小管与集合管的重吸收功能,小管液:经肾小球滤过的超滤液（原尿）进入肾小管。,重吸收:指小管液中的水和溶质通过肾小管上皮细胞转运而进入管周毛细血管的过程。,（一）重吸收的方式和途径,被动重吸收：单纯扩散、易化扩散主动重吸收：原发性主动转运、继发性主动转运跨细胞转运途径：细胞旁转运途径：,一、肾小管与集合管重吸收特点和方式,比较下表原尿与终尿中成分的质和量可见：肾小管的重吸收具有选择性。,(一)重吸收的特点,各段肾小管的功能也不尽相同。,肾小管和集合管对不同物质的重吸收有一定的限度。,（一）近端小管中的重吸收：物质重吸收最重要一段。 H2O、Na+、Cl-、K+:6570% HCO3-：绝大部分 葡萄糖、氨基酸：全部 H+：分泌 重吸收的动力是Na+-K+泵,二、各段肾小管与集合管的重吸收功能,Na+重吸收过程,近端小管后半段，Cl-的重吸收,管腔外的电位低于官腔内,Na+顺电位梯度经细胞旁路重吸收,管腔膜Na+易化扩散入上皮细胞内,近端小管前半段管周膜Na+泵将Na+泵出上皮细胞,Cl-的重吸收 机制:被动过程。 近曲小管的后半段，Cl-顺浓度差经紧密连接处(称细胞旁路途径)进入细胞间隙。 由于Cl-的被动重吸收后半段的管内外Na+在后半段顺电位差的被动重吸收。 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 重吸收机制: 被动过程（渗透作用） 重吸收途径： 细胞旁路 H2O通道,(1)近端小管前半段Na+的重吸收主要与葡萄糖、氨基酸的重吸收和Na+-H+交换相耦联，进行跨细胞主动转运；(2)近端小管后半段C1-顺浓度梯度， Na+顺电梯度，通过细胞旁途径被动重吸收。(3)水的重吸收：溶质吸收后，水靠渗透作用被动重吸收。因此，该段小管液与血浆渗透压相同，是等渗重吸收。,总结：近曲小管对Na+、 C1-和水的重吸收,（2）HCO3-的重吸收：被动过程,重吸收的特点： 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-)。,原尿中的K+绝大部分(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。 K+重吸收的机制:主动重吸收(尚不清楚)。,（3）K+的重吸收,（4）葡萄糖的重吸收 重吸收部位:仅限于近端小管(尤其前半段)。 重吸收机制:继发性主动转运。,管腔膜： 葡萄糖与Na+依赖转运体的同向偶联转运入细胞内。 管周膜： 葡萄糖顺浓度差经转运体易化扩散进入细胞间隙。 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。,葡萄糖,葡萄糖重吸收的特点： 具有一定的限度(可能与协同转运体的数目有限有关)。,肾糖阈:尿中刚刚出现葡萄糖时的血糖浓度 (或不出现尿糖的最高血糖浓度)。 正常值：160180mg（8.910.1mmol/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0.375g(2.08mmol)/min, 成人女性为0.3g(1.67mmol)/min。,（5）氨基酸及其它物质的重吸收 1.氨基酸的重吸收同葡萄糖。 2.HPO42-、SO42-是与Na+同向转运重吸收的。 3.微量蛋白质通过肾小管上皮细胞的吞饮作用被重吸收。,2.髓袢中的物质转运,髓袢升支粗段对NaCl的重吸收：经Na+：2C1-：K+同向转运进行。 基侧膜上Na+泵活动 细胞内低Na+、低电位； Na+、2Cl-、K+经同向转运体顺电化学梯度入细胞； 进入细胞内的Na+被泵入组织间液，2C1-经管周膜上C1-通道进入组织间液，K+顺浓差返回管腔； Cl-的重吸收和K+返回管腔造成管腔内正电位，促使另一个Na+通过细胞旁路而被动重吸收。,髓袢降支细段 对NaCl通透性极低，但对水通透性高髓袢升支细段和粗段 对NaCl 通透性高，但对水通透性很低。,3.远曲小管和集合管的重吸收功能,此处水、盐的转运是可调节性的，水的重吸收主要受抗利尿激素的调节，Na+和K+的转运主要受醛固酮调节。,NaCl的重吸收： 1）远曲小管和集合管处Na+泵活性高(远曲小管处最高)，紧密连接长、紧密度高； 2）伴有H+和K+的逆向转运和Cl-的同向转运； 3）Na+是逆电化学梯度主动重吸收。,肾小管和集合管对Na+重吸收的总结,四、 肾小管和集合管的分泌与排泄作用,分泌：指肾小管和集合管的上皮细胞，将其本身新陈代谢所产生的物质分泌到小管液中的过程；排泄：指肾小管的上皮细胞将血液中原有的某些物质排入小管液中的过程。,（1）H+分泌机制: 是主动分泌（Na+-H+交换）,（一）H+分泌,（2）泌H+的部位：近端小管、远曲小管、集合管（3）H+分泌特点: 泌H+与重吸收HCO3-、Na+和泌NH3呈正相关； 泌H+与泌K+呈负相关(竞争性抑制)； 泌H+是有限度的:当小管液pH值4.5时,泌H+则停止。,（二）NH3的分泌 （1）机制:单纯扩散,小管上皮细胞内 谷氨酰胺,脱氨,NH3(氨),脂溶性,肾小管腔：NH3H+,NH4+Cl-NH4Cl,单纯扩散,脱氢酶,（2）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。,（2）K+分泌机制: 是通过Na+-K+交换。 K+管内K+管外 管周膜Na+-K+泵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。,（三） K+的分泌,（1）分泌部位：远曲小管和集合管,（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。 故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。,第六节 尿生成的调节,尿的生成由：肾小球的滤过、肾小管和集合管的重吸收与分泌三个环节构成。机体对尿生成的调节是通过上述三个环节实现的。 前文已述影响肾小球的滤过因素，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-渗透性利尿 当肾小管溶质渗透压肾小管对水的重吸收尿量。,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： 指近端小管对溶质、水的重吸收率与肾小球滤过率之间保持一定的平衡关系的现象。 重吸收率/滤过率6570% 2.机制： 主要与管周毛细血管压和胶体渗透压的改变有关。,在肾血流量不变的前提下：,当GFR时,管周毛细血管压胶体渗透压,小管旁组织间液,Na+、H2O重吸收,重吸收率/滤过率 6570,小管旁组织间液入毛细血管量,（三）管-球反馈 当肾血流量和肾小球滤过率增加或减少时，到达远曲小管致密斑的小管液的流量增加或减少，致密斑发出信息，使肾血流量和肾小球滤过率恢复至正常。 这种小管液流量变化影响肾血流量和肾小球滤过率的现象称为管-球反馈。,二、神经体液调节 (一)肾交感神经的作用: （1）肾血管收缩,导致肾小球滤过率降低,出现少尿或无尿。 （2）直接刺激球旁细胞分泌肾素，肾小管和集合管对Na+、水重吸收增加，尿量减少。 （3）直接作用于肾小管,增加Na+、水的重吸收,尿量减少。,1.血管升压素的生理作用及分泌调节 ：,(二)体液性调节,（1）血管升压素的生理作用 血管升压素，即抗利尿激素(antidiuretic hormone, ADH)是一种由9个氨基酸组成的肽类神经激素，大部分由下丘脑视上核-室旁核的神经细胞合成。 主要生理作用：增加远曲小管和集合管对水的通透性,水重吸收增多排出尿量减少。,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,小管液,血液,适宜刺激,下丘脑 释放 A D H,ADH,尿 量 ,（2）血管升压素合成和释放的调节,血浆晶体渗透压 (1-2),循环血量,ABp,疼痛、应激,中枢 渗透压感受器,容量感受器,动脉压力 感受器,下丘脑 视上核 (主) 室旁核 (次),中枢 渗透压感受器,血浆晶体渗透压 (1-2),循环血量,容量感受器,动脉压力 感受器,ABp,+,+,+,+,+,+,+,下丘脑-垂体束,A V P,垂体后叶,（1）醛固酮的生理作用及分泌调节 醛固酮是肾上腺皮质球状带所分泌的盐皮质激素，对肾脏的作用是促进远曲小管和集合管对Na的主动重吸收，同时促进K的排出，同时水的重吸收也增加。所以，醛固酮的作用是“保钠，排钾，潴水”。,2.醛固酮的生理作用及分泌调节,醛固酮,小管上皮细胞内,单纯扩散,激素-胞质受体复合物,激素-核受体 复合物,醛固酮诱导蛋白,远曲小管和集合管管腔膜通道数量 管周膜上Na+-K+泵活动,排2K+、保3Na+、保H2O,（2）醛固酮分泌的调节 肾素-血管紧张素-醛固酮系统：,血浆中Na、K的浓度： 当血K浓度升高或血Na浓度降低时，可直接刺激肾上腺皮质球状带，使醛固酮的合成与分泌