2014 尿的生成和排出

尿的生成和排出 Urine Formation and Excretion,中南大学基础医学院生理学教研室,Kidneys maintain H2O balance by regulating urine concentration,Daily H2O intake balanced by H2O excretionKidneys react to changes in osmolarity, volume, and blood pressure (receptor types?),一、肾的基本功能,1、 尿生成（排泄）,水平衡 电解质与酸碱平衡 清除终末产物、多余物质、异物药物等,：维持内环境稳态，维持体液成分和容量恒定,2、 生成活性物质,renin EPO 1,25-(OH)2-D3 PGs kinins(激肽),二、结构特征,肾单位nephron,球旁器juxtaglomerular apparatus,皮质肾单位和近髓肾单位示意图,皮质肾单位 近髓肾单位分布 皮质外2/3 皮质内1/3肾小球体积 小 大髓袢 短（只达外髓） 长（达内髓）数量 85%-90% 10%-15%血液循环 入球A口径出球A 入球A出球A 出球A分支成cap后 出球A 近曲小管周 分布在皮质肾小管周 U型直小血管缠绕髓袢周 生 化 含肾素颗粒多 少 机 能 与钠排泄有关 与尿浓缩有关,球外系膜细胞（extraglomerular mesangial cells）,球旁器（juxtaglomerular apparatus）结构示意图,球旁细胞（juxtaglomerular cells） ： 内含分泌颗粒，分泌肾素,致密斑（macula densa） ：感受小管液中NaCl含量的变化，调节肾素的释放,三、肾的神经支配,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。,四、肾脏血液循环的特征,（一）肾脏的血液供应特点,（二）肾血流量的调节,（一）肾脏的血液供应特点,1、血流量大: 重量是体重的0.5%，血供是CO的 20%,2、分布不均匀：94%供应皮质，5%外髓质，1%内髓质,3、两次形成毛细血管网,肾小球毛细血管网管周围毛细血管网,压力高 有利于滤过,血压较低 血浆胶渗压高 有利于重吸收,（二）肾血流量的调节,机制：,肌源学说,入球小动脉舒缩与跨壁压变化直接相关,管-球反馈(tubulogomerular feedback),生理意义：使肾血流量与泌尿机能相适应，使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,1、自身调节 (autoregulation),管球反馈(tubulogomerular feedback)示意图,（二）肾血流量的调节（cont.）,2、神经和体液调节,肾交感神经兴奋时,肾血管收缩,肾血流量减少;肾交感神经活动减弱时,肾血管舒张,肾血流量增加。,肾上腺素、去甲肾上腺素、血管紧张素II、血管升压素也能引起血管收缩，前列腺素、乙酰胆碱、心房利尿钠肽则可舒张肾血管。,尿生成过程 Principles of Urine Formation,肾小球的滤过作用Glomerular filtration,肾小管集合管的重吸收和分泌Tubular reabsorption and secrtion,肾小球的滤过作用Glomerular filtration,决定和影响滤过的因素,滤过膜filtration menbrance,有效滤过压effective filtration pressure,指标,肾小球滤过率 glomerular filtration rate GFR,滤过分数 filtration fraction FF,肾小球的滤过作用Glomerular filtration,临床病例： 急性肾小球肾炎，蛋白尿、血尿、少（无）尿 为什么？,肾小球滤过率（glomerular filtration rate GFR）,S=1.73m2正常成年人 GFR=125ml/min,滤过分数（filtration fraction FF）,FF=GFR/RPF=125/660100%=19%,衡量肾小球滤过能力的指标,内 层：毛细血管的内皮细胞中间层：非细胞性基膜外 层：肾小囊脏层上皮细胞,决定和影响滤过的因素,1.滤过膜,不同的有效半径、带不同电荷对右旋糖酐滤过能力的作用 滤过能力的值为1.0表示自由滤过 0则不能滤过,2、滤过的动力有效滤过压 （effective filtration pressure，EFP）,EFP=PGC（GCPBS）,PGC：肾小球毛细血管血压 glomerular capillary pressure,GC ：血浆胶体渗透压 plasma colloid osmotic pressure,PBS ：肾小囊内压 pressure in Bowmans capsule,影响肾小球滤过率的因素：,1. 滤过膜面积及其通透性,2. 有效滤过压,3. 肾血浆流量 （影响大）,影响滤过平衡位置,a 肾小球毛细血管血压,b 血浆胶体渗透压,c 囊内压,肾血流量对GFR的影响,入球及出球小动脉口径对GFR的影响,GFR,GFR,Glomerulus,Afferent arteriole,Efferent arteriole,Glomerular filtrate,Aff. Art. dilatation,Eff. Art. dilatation,Eff. Art. constriction,Aff. Art. constriction,Prostaglandins, Kinins, Dopamine (low dose), ANP, NO,Angiotensin II (low dose),Angiotensin II blockade,Ang II (high dose), Noradrenaline (Symp nerves), Endothelin, ADH, Prost. Blockade),肾小管集合管的重吸收和分泌Tubular reabsorption and secrtion,肾小管机能概述Introduction of tubule function,各段肾小管和集合管重吸收和分泌Transport along the renal tubule and collecting duct,几种重要物质的重吸收和分泌The transport of some important substance,将原尿和终尿在质和量上进行比较： 量：原尿量180L，终尿1.5L 99%的水重吸收 溶质 ：Na+、尿素 100 葡萄糖 = 0 肌酐、氨 100,选择性重吸收,近端小管,1、Na+和Cl-,近端小管前半段 主动过程 泵-漏模式（pump-leak model）,近端小管后半段 细胞旁路 被动重吸收 跨上皮细胞 主动重吸收,Cl-：被动重吸收,Na+的主动重吸收泵-漏模式,近端小管重吸收NaCl 的示意图A：近端小管的前半段 X代表葡萄糖、氨基酸、磷酸盐 CI-B：近端小管的后半段F 代表甲酸盐 HF，甲酸,2、水,渗透压差作用下而被动吸收,等渗重吸收（isotonic reabsorption）,与体水是否缺乏无关,3、HCO3,以CO2形式重吸收,要有H+分泌,近端小管重吸收HCO3-的细胞机制,4、K,绝大部分的K+在近端小管被重吸收 逆浓度差和电位差而进行的主动重吸收,5、葡萄糖,重吸收的部位仅限于近端小管,与Na+协同重吸收,肾小管对葡萄糖的重吸收有一定限度,人体肾小管对葡萄糖的重吸收率 与血浆葡萄糖浓度的关系,肾糖阈 renal glucose threshold,葡萄糖的吸收极限量 transport maximum Tm,肾小管异质性,1Na+:2Cl-:1K+同向转运模式,髓袢,升支粗段对NaCl的重吸收,通过钠泵活动，继发性主动重吸收2Cl-，同时伴随2Na+重吸收，其中1Na+主动、1Na+经细胞旁路被动重吸收，为Na+重吸收节约50%能量,远曲小管和集合管,1、Na、Cl：,A：远曲小管前段： NaCl同向转运,B：远曲小管后段与集合管： Na通道,2、水,受抗利尿激素的调控,依赖于ADH的存在,调节性重吸收（regulatory reabsorption）,与机体是否缺水有关,三、肾小管和集合管的分泌与排泄,1、泌H+,近端小管： H+-Na+交换,远曲小管、集合管： H+泵,2、泌NH3,肾小管上皮细胞生成和分泌NH3示意图,K+-Na+交换,3、泌K+,主细胞重吸收Na+、分泌K+示意图,肾髓质渗透压梯度示意图线条越密，表示渗透压越高,肾髓质为高渗具有明显的渗透浓度梯度,尿的浓缩和稀释 Concentration and Dilution of urine,尿的浓缩和稀释 Concentration and Dilution of urine,髓质渗透梯度形成机制,尿液的浓缩与稀释的控制,肾髓质高渗梯度的保持,髓质渗透梯度形成机制,逆流倍增学说counter-current multiplication,横向梯度小变化纵向梯度成倍变化,逆流倍增作用模型 甲管内液体向下流 乙管内液体向上流 丙管内液体向下流 M1膜能将液体中Na+由乙 管泵入甲管，且对 水不易通透 M2膜对水易通透,人肾小管不同部分的通透性,肾小管部分 通 透 性 Na+的 水 尿素 NaCl 主动转运,降支细段 + 0 0 0 髓袢 升支细段 0 + + 0 升支粗段 0 0 0 +远曲小管 0 0 0 + 皮质部 + 0 0 +集合管 外髓部 + 0 0 + 内髓部 + + 0 +, 依赖ADH存在,尿浓缩机制示意图,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,原动力,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,尿液浓缩与稀释的控制,1、肾髓质高渗梯度,2、集合管对水通透性,ADH,浓缩,稀释,+,+,ADH存在与否对尿浓缩的影响,肾髓质高渗梯度的保持,只带走少量溶质和多余的水，维持高渗梯度,直小血管的作用,直小血管的逆流交换作用对髓质渗透梯度的维持,影响尿浓缩和稀释的因素,1、髓袢的结构与机能,2、尿素浓度,3、直小血管的血流,低容量、低流速,无自身调节,不因交感神经兴奋而收缩,4、集合管对水的通透性,真性尿崩,肾源性尿崩,尿生成的调节 Regulation of Urine Formation,肾内自身调节,交感神经系统,体液因素,抗利尿激素antidiuretic hormone, ADH,肾素-血管肾张素-醛固酮系统,心房利尿钠肽atrial natriuretic peptide ANP,肾内自身调节,小管液中溶质浓度,渗透性利尿（osmotic diuresis）,球-管平衡（glomerulotubularbalance）,定义,定比重吸收constantfractionreabsorption,生理意义,机制,使尿中排出的溶质和不致因肾小球滤过率的变化而大幅度增减,与管周cap压、血浆胶渗压改变有关,交感神经系统,NE,1、 收缩肾A，入球A出球A，GFR,2、 刺激球旁细胞，肾素释放增加,3、直接作用于肾小管，增加近端小管和髓 袢对Na+、水的重吸收,抗利尿激素antidiuretic hormone, ADH,下丘脑视上核和室旁核神经元合成,作用：,作用于血管平滑肌V1 受体血管收缩,集合管对水的通透性,促进内髓部集合管对尿素的通透； 促进髓袢升支粗段对NaCl主动重吸收,影响因素,血浆晶体渗透压,水利尿(water diuresis),循环血容量 、动脉血压,其他： 心房利尿钠肽（-）ADH AT（+）ADH 痛刺激、情绪紧张ADH 弱冷刺激ADH,一次饮一升清水和等渗盐水后的利尿率,清水,盐水,晶体渗透压和细胞外液容量对ADH释放的影响,渗透压和血容量、血压对ADH释放影响大小的比较,肾素 血管紧张素 醛固酮系统,1、肾素分泌的调节,影响肾素分泌的因素,促ADH释放,2、血管紧张素（angiotensin）对尿生成作用,刺激醛固酮合成、分泌 保钠、保水、排钾,刺激近端小管对NaCl重吸收,3、醛固酮（aldosterone）的作用,保钠、保水、排钾,醛固酮诱导蛋白,影响因素：,血管紧张素,血K+和血Na+浓度