肾脏排泄生理.ppt

肾脏排泄生理,3.肾小球的滤过功能,2.肾脏的结构和血液循环特点,4.肾小管和集合管的重吸收功能,6.尿的浓缩和稀释,7.尿生成的调节,5.肾小管和集合管的分泌与排泄作用,1.肾脏泌尿生理概述,8.排尿活动,1.肾脏泌尿生理概述,排泄的概念及途径,排泄：是指机体将体内物质代谢的终产物、多余的物质以及进入机体内环境的异物，经一定的排泄途径排出体外的过程。排泄途径：肾脏为主，呼吸器官、皮肤（汗腺）以及消化道亦有排泄功能。,机体的排泄途径：,1.肾脏泌尿生理概述,肾脏的主要功能,泌尿功能1.排泄：水分、无机盐、有机物和异物等。2.调节水和渗透压平衡3.调节电解质以及酸碱平衡内分泌功能1.肾素2.促红细胞生成素3.羟化的维生素D3是机体内最重要的排泄器官，也是维持和调节机体内环境稳态的重要器官。,1.肾脏泌尿生理概述,尿量正常：10002000ml/d左右，平均1500ml；多尿：2500ml/d长期、持续；少尿：100ml500ml/d；无尿：100ml/d。尿的理化特性比重：1.0151.025。渗透压：501200mOsm/血浆300mOsm尿的浓缩：高渗尿（高于血浆渗透压）尿的稀释：低渗尿（低于血浆渗透压）pH值：5.07.0/血浆7.357.45;酸碱度随食性有所不同。,尿液的组成及理化特性,2.肾脏的结构和血液循环特点,肾脏的功能结构特点,肾单位：是肾脏的基本结构和功能单位。人的两肾约有两百多万个肾单位。每个肾单位由肾小体和肾小管两部分组成，它与集合管共同完成泌尿功能。,2.肾脏的结构和血液循环特点,肾脏的功能结构特点,两类肾单位和肾血管处于肾皮质不同部位的肾单位和肾血管的结构显著不同,球旁器:包括入球小动脉的球旁细胞、远曲小管的致密斑和间质细胞组成球旁细胞:球旁细胞为入球小动脉中层的肌上皮样细胞，能合成和分泌肾素。该细胞受交感神经支配，交感神经兴奋促进肾素分泌。同时是一种较为敏感的牵张感受器，能感受血管容量和压力的变化。当肾小球入球小动脉血压降低时，可促使球旁细胞分泌肾素。致密斑:是一种化学感受器，当小管液中Na浓度下降、小管液流量减少时，致密斑将感受的信息传递给球旁细胞，使球旁细胞的肾素分泌增加。,2.肾脏的结构和血液循环特点,肾脏的功能结构特点,2.肾脏的结构和血液循环特点,肾脏血流特点及其调节,肾脏血液供应特点血液供应丰富但分布不匀。约为1200ml/min，相当于心输出量的20%25。肾脏皮质94左右；肾脏外髓5%6；肾脏内髓1。血液流经两次小动脉和两套毛细血管网入球小动脉肾小球毛细血管网；滤过压较高，有利于肾小球滤过。出球小动脉肾小管周围毛细血管网；血压低，胶体渗透压高，有利于肾小管的重吸收。,2.肾脏的结构和血液循环特点,肾脏血流特点及其调节,肾血流量的调节自身调节：现象：当动脉血压在一定范围内（10.724.0kPa/80180mmHg）变动时，肾血流量保持相对稳定。机制：肌源学说（Q=P/R）血管平滑肌的紧张性受牵张刺激而改变重要意义：通常情况下，维持正常的泌尿机能,神经和体液调节（应急）神经调节：交感神经兴奋肾血管收缩肾血流量；体液调节：NE、E、VAP、Ang分泌肾血管收缩肾血流量。在紧急情况下，全身血液将重新分配。,3.肾小球的滤过功能,尿生成的三个环节：肾小球的滤过作用肾小管和集合管的重吸收作用肾小管和集合管的分泌作用,尿液形成的概述,有关肾小球滤过的实验证据肾小球的滤过是指血液流经肾小球毛细血管时，血浆中的部分成分通过滤过膜滤入肾小囊形成原尿的过程。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。,3.肾小球的滤过功能,尿液形成的概述,3.肾小球的滤过功能,尿液形成的概述,有关滤过的专业名词滤过率（GFR）（GFR=KfPUF）概念：单位时间内两肾生成的超滤液量。正常成人肾小球滤过率为125ml/min，也就是每分钟生成原尿125ml，由此推算每天生成原尿为180L。滤过分数肾小球滤过率与肾血浆流量的比值称滤过分数。可用下式表示：滤过分数滤过率/肾血浆流量已知滤过率为125ml/min，肾血浆流量为660ml/min，则滤过分数为：滤过率/肾血浆流量125/66010019,3.肾小球的滤过功能,肾小球滤过作用的动力,有效滤过压（PUF）有效滤过压=毛细血管血压-（血浆胶体渗透压+囊内压）,微穿刺法测的大鼠肾小球有关压力值(mmHg)如下：,滤过平衡：指有效滤过压为零时滤过停止的状态。有效滤过长度/面积：指从入球小动脉端到滤过平衡点的肾小球毛细血管长度/面积。,3.肾小球的滤过功能,滤过的结构基础滤过膜,滤过膜的组成毛细血管内皮细胞层：有大量的圆形小孔，称为窗孔，直径为50100nm。基膜层：厚约300nm，是由水合凝胶所构成的微纤维网，其上有48nm的多角形网孔，是主要屏障。肾小囊上皮细胞层：足突之间的裂隙称为裂孔，裂孔上有一层滤过裂孔膜，膜上有直径414nm的孔。电学屏障作用：肾小球滤过膜的各层表面都覆盖有带负电荷的唾液蛋白层，能阻止带负电荷的较大分子通过，该现象称电学屏障作用。,水分子：阳离子：葡萄糖：小分子阴离子：蛋白质：,3.肾小球的滤过功能,滤过的结构基础滤过膜,滤过膜的通透性:是指物质通过滤过膜的能力大小。机械屏障决定了溶质分子的半径不同，通透性不同。2.0nm自由通过半径2.04.2nm部分通过4.2nm不能通过分子量69000单体可通过电学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易通过；中性溶质次之；负电荷溶质难以通过。肾炎时带负电荷的唾液蛋白减少或消失，血浆蛋白滤出，出现蛋白尿。,3.肾小球的滤过功能,影响肾小球滤过的因素,滤过膜的通透性和面积滤过膜通透性：机械屏障作用血尿；机械屏障作用少尿；电学屏障作用蛋白尿。滤过面积：正常时肾小球都活动，滤过面积=1.5m2滤过面积肾小球滤过率尿量。,3.肾小球的滤过功能,影响肾小球滤过的因素,有效滤过压的变化肾小球毛细血管血压：BP在80-180mmHg范围内时，Bpcap相对稳定，GFR基本不变。BP80mmHg时，Bpcap下降，GFRBP40-50mmHg时，GFR=0，无尿。囊内压：正常时比较稳定。结石、肿瘤压迫等输尿管阻塞肾盂内压囊内压有效滤过压、GFR血浆胶体渗透压：正常时变动不大。营养不良、实验中快速注射NS血浆蛋白浓度血浆胶压有效滤过压GFR,3.肾小球的滤过功能,影响肾小球滤过的因素,肾血浆流量肾血浆流量对GFR有很大影响，主要影响滤过平衡点的位置。肾血浆流量血浆胶压上升速度慢滤过平衡靠出球端有效滤过长度GFR；反之，GFR严重缺氧等交感神经肾血浆流量GFR、尿量,3.肾小球的滤过功能,影响肾小球滤过的因素小结,4.肾小管和集合管的重吸收功能,肾小管与集合管的重吸收特点和方式,重吸收:指小管上皮细胞将原尿中某些成分重新摄回血液的过程。分泌:指小管上皮细胞将自身代谢产物排入肾小管腔的过程。,肾小管和集合管重吸收的特点选择性重吸收全部被重吸收（100%）：葡萄糖、氨基酸；大部分被重吸收（99%）：水、电解质如Na、l、HCO3等;小部分被重吸收：尿素；完全不被重吸收：肌酐、尿酸。,4.肾小管和集合管的重吸收功能,肾小管与集合管的重吸收特点和方式,各段肾小管重吸收功能具有差异性肾小管各段和集合管都能进行；近端小管是各类物质重吸收的主要部位（种类及数量多）远曲小管和集合管的重吸收分别受到血管升压素和醛固酮的调节。重吸收的有限性肾小管对物质的重吸收是有一定限度的，这称之为重吸收的最大限度。肾小管重吸收的有限性只表现在主动重吸收中，而被动重吸收中不表现转运的最大限度,4.肾小管和集合管的重吸收功能,肾小管与集合管的重吸收特点和方式,肾小管和集合管重吸收的方式被动重吸收：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离子泵、协同转运,4.肾小管和集合管的重吸收功能,几种物质的重吸收,NaCl的重吸收NaCl在近端小管重吸收约65-70%（球管平衡）；远曲小管约吸收10%；其余的Na+髓袢升支细段和集合管内被重吸收。近端小管前半段：Na+主要与HCO3-、G、AA一起被重吸收，以跨上皮细胞主动重吸收为主；并与H+分泌相耦联，吸收量占总量的2/3。近端小管后半段：Na+主要与Cl-一起被重吸收，以细胞旁路被动重吸收为主，吸收量占总量的1/3。,4.肾小管和集合管的重吸收功能,几种物质的重吸收,NaCl的重吸收髓袢升支粗段：重吸收约20%的Na+、Cl-、K+；以Na+：2Cl-：K+同向转运模式继发性主动重吸收NaCl。证据:管腔内为正电位2-10mv,如小管液中无Cl-,电位消失；小管液中无K+,电位亦消失；选择性Na+泵抑制剂(哇巴因)处理,上述离子转运受阻。速尿、利尿酸等可抑制Na+：2Cl-：K+同向转运体的功能，管腔正电位消失，NaCl的重吸收受抑制从而干扰尿的浓缩机制，导致利尿。,4.肾小管和集合管的重吸收功能,几种物质的重吸收,NaCl的重吸收远曲小管：重吸收约10%的Na+、Cl-。远曲小管对对NaCl的重吸收是可以调节的，醛固酮可以调节此段NaCl的重吸收。,4.肾小管和集合管的重吸收功能,几种物质的重吸收,水的重吸收部位：近球小管（70%）；髓绊降支细段、远曲小管、集合管（各10%左右）。机制：近球小管处，伴随Na+等重吸收形成的渗透压梯度而被动转运；远曲小管，集合管处，依赖抗利尿激素（ADH）,4.肾小管和集合管的重吸收功能,几种物质的重吸收,HCO3-的重吸收HCO3-的重吸收80-85%在近端小管重吸收。HCO3-的重吸收与Na+-H+交换形式进行。肾小管重吸收HCO3-是以CO2的形式进行，速度大于Cl-的转运速度；因此HCO3-的重吸收率明显大于Cl-的重吸收率。优先重吸收有利于排酸保碱。乙酰唑胺可抑制碳酸酐酶的活性，使Na+-H+交换减少，Na+、HCO3-重吸收减少，NaHCO3、NaCl和水的排出增多，引起利尿。,4.肾小管和集合管的重吸收功能,几种物质的重吸收,K+的重吸收小管液中K+绝大部分在近端小管被重吸收，尿中的K+主要是远曲小管和集合管分泌的（K+-Na+交换）。K+的重吸收是主动转运过程，机制未明。,4.肾小管和集合管的重吸收功能,几种物质的重吸收,葡萄糖的重吸收100%葡萄糖被重吸收，部位仅限于近端小管，尤其是其前半段；是一种继发性主动转运；近端小管对葡萄糖的重吸收有一定限度,葡萄糖,小管上皮细胞内,K+,Na+,肾糖阈：指尿中刚开始出现葡萄糖时的血浆葡萄糖浓度。一般为180mg/100ml。葡萄糖吸收极限量：指全部肾小管对葡萄糖的吸收均已达到极限时小管液中的葡萄糖滤过量。成年男性为375mg/min；女性300mg/min。葡萄糖吸收具有极限量，可能与近端小管Na+-葡萄糖同向转运体数目有限有关。,4.肾小管和集合管的重吸收功能,几种物质的重吸收,4.肾小管和集合管的重吸收功能,几种物质的重吸收,氨基酸的重吸收部位：近球小管（全部重吸收）机理：同葡萄糖，为与Na+耦联的主动同向转运，但转运体可能不同；各种氨基酸的重吸收存在相互竞争；进入小管液的少量蛋白质通过小管上皮细胞的内吞作用被重吸收。,5.肾小管和集合管的分泌与排泄作用,H+的分泌,H+分泌机制主动分泌过程H+-Na+交换H+泵H+分泌特点:泌H+与重吸收HCO3-、Na+呈正相关。泌H+与泌K+呈负相关。,5.肾小管和集合管的分泌与排泄作用,NH3的分泌,泌氨的机制,5.肾小管和集合管的分泌与排泄作用,NH3的分泌,NH3分泌的特点泌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。,5.肾小管和集合管的分泌与排泄作用,K+的分泌,K+的分泌机制：K+-Na+交换部位：远曲小管和集合管K+管内K+管外管周膜Na+-K+泵的主动重吸收形成管外为正，管内为负的电位差K+顺电-化学梯度易化扩散进入小管液,5.肾小管和集合管的分泌与排泄作用,K+的分泌,K+的分泌特点泌K+与泌H+呈负相关。因为Na+-K+交换与Na+-H+交换具有竞争性抑制。酸中毒时:Na+-H+,Na+-K+泌K+高血钾症高血钾症时:Na+-K+,Na+-H+泌H+酸中毒多吃多排、少吃少排、不吃也排。,6.尿的浓缩与稀释,尿稀释尿渗透压血浆渗透压，量少。实质：水的重吸收,低渗尿：当机体水分增多时，肾小管液中水较少被重吸收，机体将排出渗透压低于血浆的尿，即低渗尿。稀释,高渗尿：机体缺水时，原尿中的水被各段肾小管大量重吸收，终尿渗透压将高于血浆，此即高渗尿。浓缩机体对尿的浓缩能力取决于髓袢的长度。髓袢越长，浓缩能力越强。,6.尿的浓缩与稀释,尿液的稀释,髓绊升支中溶质被重吸收而水不易被重吸收髓袢升支粗段末小管液为低渗。在体内水过剩而抗利尿激素释放被抑制时造成尿液的稀释。,如果抗利尿激素完全缺乏，如严重尿崩症患者，每天可排出高达20L的低渗尿，相当于肾小球滤过率的10%。,6.尿的浓缩与稀释,尿液的浓缩,尿浓缩的必要条件髓袢髓质高渗梯度,6.尿的浓缩与稀释,尿液的浓缩,部位：远曲小管和集合管结构：髓袢，形成髓质渗透梯度的重要结构。条件：对水的通透性（ADH）肾髓质渗透压梯度髓袢愈长，浓缩能力就愈强。,6.尿的浓缩与稀释,尿液的浓缩,尿浓缩和稀释的决定性因素，由抗利尿激素（ADH）调控。机体缺水ADH远曲小管和集合管对水的通透性在髓质高渗作用下，水重吸收尿浓缩机体多水ADH远曲小管和集合管对水的通透性水重吸收尿稀释,6.尿的浓缩与稀释,尿液的浓缩,影响尿浓缩的因素肾髓质的组织结构髓袢和集合管对溶质重吸收的改变直小血管的血流情况,6.尿的浓缩与稀释,尿液的浓缩,影响尿浓缩的因素肾小球滤过率远曲小管和集合管对水的通透性,7.尿生成的调节,肾内自身调节,小管液中溶质浓度的影响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15ml的水)。小管液中溶质浓度小管内渗透压肾小管(尤其近曲小管)对水的重吸收尿量。这种利尿方式称为渗透性利尿。例如: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)的利尿。,球-管平衡球-管平衡是指近端小管对溶质和水的重吸收量与肾小球滤过量之间保持一定平衡的现象。实验证明，无论滤过率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6570%意义：使终尿量不会因滤过率的增减而出现大幅度的变动。机制：如右图,7.尿生成的调节,肾内自身调节,7.尿生成的调节,神经和体液性调节,肾交感神经的作用肾交感神经兴奋(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；激活受体球旁细胞释放肾素肾素-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。,7.尿生成的调节,神经和体液性调节,体液性调节ADH血管升压素(AVP)（又称为ADH）的生理作用及分泌调节：来源：大部分由下丘脑视上核神经细胞合成，小部分由室旁核的神经细胞合成。血管升压素是一种肽类神经激素。主要生理作用：是提高远曲小管和集合管上皮细胞对水的通透性，从而促进水的重吸收，使尿液浓缩，尿量减少，故又称抗利尿激素。,7.尿生成的调节,神经和体液性调节,体液性调节ADHADH合成和释放的调节：,7.尿生成的调节,神经和体液性调节,体液性调节醛固酮醛