泌尿系统(生理)

泌尿系统,尿的化学成分与理化特性,尿量：正常成人12L/day，变化大；成分：来源于血浆，水：9597，固体物质：35主要阳离子：Na,K；主要阴离子：Cl尿素、肌酐、尿酸、NH3等理化性质：浅黄色，渗透压一般比血浆高，3601450毫渗pH5.06.0，受食物影响大。,尿生成的基本过程：肾小球的滤过。肾小管和集合管的重吸收。肾小管和集合管的分泌。,第一节肾小球的滤过功能,肾小球的滤过作用:血液流经肾小球时,血浆的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。特点：基本不含蛋白滤过的实验证据:,肾小囊微穿刺示意图,1.基本概念,成分血浆原尿水900980蛋白质80微量葡萄糖11Na+3.33.3Cl-3.73.7K+0.20.2尿酸0.020.02尿素0.30.3肌酐0.010.01氨0.0010.001,血浆与原尿主要成分比较(g/L),原尿=血浆的超滤液,肾小球滤过率(Glomerularfiltrationrate,GFR)：单位时间内两肾生成的超滤液量,滤过分数(Filtrationfraction,FF)：肾小球滤过率和肾血浆流量的比值,正常值：125ml/min,正常值：125/660100%=19%,滤过的评价指标:,2.滤过的结构基础滤过膜,滤过屏障：肾小球毛细血管内的血浆成分滤入肾小囊必须经过的屏障结构，又称滤过膜。含机械屏障和电荷屏障。（1）滤过膜的组成：毛细血管内皮层基膜层足细胞裂孔膜层,（2）滤过膜的通透性机械屏障：分子的有效半径指由滤过膜三层结构上孔道所构成的屏障。小分的物质易通过（分子量小于69000）。电荷屏障：带电荷状态滤过膜三层结构的表面都覆盖有一层带负电荷的唾液酸蛋白，这就使带负电荷的物质不易通过，而带正电荷的物质较易通过。,（3）滤过面积人体两侧肾脏的肾单位总数达200万个，总滤过面积约1.5m2，十分有利于滤过。,1.足细胞2.基底膜3.内皮细胞4.被过滤物质,3.滤过的动力有效滤过压,肾小球毛细血管血压动力血浆胶体渗透压阻力肾小囊内压阻力有效滤过压=肾小球毛细血管血压-（血浆胶体渗透压+肾小囊内压）,Pcap较高的原因：1、入球小动脉粗短，阻力小。2、毛细血管直接发出，流入容易。3、出球小动脉细长，阻力大。,入球端：有效滤过压=45(25+10)=10mmHg0有滤液生成出球端：有效滤过压=45(35+10)=0mmHg0无滤液生成,4.影响肾小球滤过的因素,主要有三方面：滤过膜的改变通透性的改变总面积的改变有效滤过压的改变肾小球毛细血管血压血浆胶体渗透压肾小囊内压肾血浆流量的变化,4.1滤过膜的变化,在生理情况下，肾小球滤过膜的面积与通透性都是比较稳定。当肾疾病引起滤过膜面积和通透性发生改变时，肾小球滤过率也将发生显著变化。例如：肾小球炎症，滤过膜通透性增加，肾小球滤过率增加，可出现蛋白尿，甚至血尿。急性肾小球肾炎，可使滤过膜面积减少，肾小球滤过率下降，造成少尿甚至无尿及水肿。,4.2肾小球毛细血管血压,自身调节机制动脉血压变动于80-180mmHg范围内，肾小球滤过率保持稳定。机制：肌源性机制，管球反馈超出自身调节范围，肾小球毛细血管的血压，滤过量增加。肾小球毛细血管的血压，滤过量减少。,在失血性休克、缺O2等病理情况下，由于交感神经强烈兴奋，肾血浆流量急剧减少，肾小球滤过率明显下降。在高血压病晚期，入球小动脉由于硬化而缩小，肾小球毛细血管血压可明显降低，于是肾小球滤过率减少而导致少尿。,4.3囊内压,在正常情况下，肾小囊内压较稳定。病理变化：肾盂或输尿管结石、肿瘤压迫或其他原因引起的输尿管阻塞，肾盂内压显著升高，囊内压也将升高，有效滤过压降低，肾小球滤过率减少，尿量减少。,影响肾小球滤过的因素,沉默的杀手：尿毒症,尿改变,尿量,尿质,少尿、无尿,多尿、夜尿,血尿,蛋白尿,管型尿,水肿高血压,氮质血症,尿毒症,尿毒症,延伸：红斑狼疮与循环免疫复合物,肾小球基底膜正常厚度：约300nm糖尿病肾病患者可达600nm,长期糖尿病病人结节性肾小球硬化的PAS染色。图右下的小动脉管壁显著增厚，是糖尿病肾病的玻璃样变性的小动脉的典型表现,第二节重吸收和分泌,重吸收与分泌,重吸收:物质从小管液中转运到血液中。高达99%分泌:小管上皮细胞将本身产生的物质或血液中的物质转运到小管液中。主要有肌酐、H+、K+和NH3等。进入体内的某些物质如青霉素、酚红等，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。,g/24hH2ONa+K+Glu尿素肌酐氨原尿180L50028140531.80.45终尿1.5L35350252.21.2,肾小管与集合管中物质转运的方式,被动转运：溶质顺电化学梯度通过肾小管上皮细胞的过程扩散、渗透、易化扩散、溶剂拖曳(溶质随水分子一起转运)例如：尿素和水主动转运：溶质逆电化学梯度通过肾小管上皮细胞的过程（转运过程需要消耗能量）原发性(钠泵、氢泵、钙泵)/继发性主动转运，同向/异向转运例如：葡萄糖、氨基酸、Cl-、Na+、K+等途径：跨细胞转运途径：小管液上皮细胞血液细胞旁转运途径：小管液细胞间隙血液,重吸收的特点：,选择性氨基酸、葡萄糖全部被重吸收。90%以上的Na+Cl-、85%的HCO3-被重吸收。H2O绝大部分被重吸收。70%的K+被重吸收有限性重吸收：转运体的数目有限的缘故各段肾小管的重吸收能力不同近曲小管吸收70%肾小管袢升支吸收20%远曲小管吸收8%9%排泄到尿中的钠量仅约为肾小球滤过量的1%,重吸收：水Na+葡萄糖分泌肌酐NH3K+H+药物,(1)近曲小管：重吸收量最大，重吸收的物质种类也最多，是重吸收最主要的部位。原尿中的葡萄糖、氨基酸、维生素及微量蛋白质等，几乎全部在近曲小管重吸收。Na+、K+、Cl-、HCO3-等无机盐离子绝大部分在此段重吸收。(2)髓袢：主要重吸收一部分水和NaCl。在尿液的浓缩稀释等功能中起重要作用。(3)远曲小管和集合管：继续重吸收部分水和Na+等，重吸收量分别受到血管升压素和醛固酮的调节，在决定终尿的量和质（体液平衡）方面起着重要作用。分泌H+、NH3和K+，调节机体酸碱平衡，决定尿液酸碱度。,重吸收和分泌的部位与功能,略,近端小管HCO3-重吸收和H+分泌的示意图,HCO3-80%在近端小管重吸收。Na+-H+交换。转变成CO2形式吸收，需碳酸酐酶。意义：排酸保碱,略,NH3的分泌与H+、HCO3-转运的关系,机制：单纯扩散,泌NH3的意义:促进泌H+促进HCO3-重吸收排酸保碱,略,H+的分泌：肾小管各段和集合管都能分泌H+,1）近端小管是分泌H+的主要部位。在小管细胞内生成的H+与小管液中的Na+以11经管腔膜的载体逆向同步转运，即H+进入小管液，Na+进入小管细胞内，这一过程称为H+-Na+交换。肾小管每分泌一个H+入小管液，就可从小管液中重吸收一个Na+和一个HCO3-入血。2）远端小管和集合管以H+泵的形式主动转运H+。,H+的分泌既可促进Na+的吸收又可促进HCO3-的吸收，而NaHCO3又是人体的储备碱，这种排酸保碱的作用对调节体内的酸碱平衡有重要意义。,略,葡萄糖的重吸收,部位:100%重吸收，仅限于近端小管特点:与Na+的重吸收相耦联，是继发性主动转运葡萄糖的重吸收有一定限度肾糖阈：不出现尿糖的最高血糖浓度，称为。160180mg/100ml葡萄糖吸收极限量:男375mg/min，女300mg/min,延伸：肾小管坏死,药物的排泄肾小球滤过：血浆中大多数游离型药物经肾小球滤过。近端肾小管分泌：部分药物通过由近端肾小管分泌的方式随尿液排泄。肾小管重吸收：经肾小球滤过或肾小管分泌的药物，可通过简单扩散或特殊转运方式不同程度地被肾小管重吸收。,略,药源性肾损害的主要原因：原尿的浓缩，使尿中药物浓度远高于血药浓度，易产生结晶阻塞肾小管药物通过直接作用损伤肾小管上皮细胞，其毒力程度与药物浓度有关，主要累及肾小管细胞的功能。肾脏代谢酶活性高（耗氧量仅次于心肌）。药物在此转化时，可产生有毒物质。或干扰肾脏代谢。肾脏为活性物质产生部位，如前列腺素，其调节肾血流的作用受某些药物如非甾体类抗炎药的影响抗原抗体复合物沉积于肾脏基底膜，主要表现为药物的变态反应。,1、药物肾毒性损害：发病率有升高趋势，分别占总急肾衰发病率的11%和内科病因急肾衰的17.1%。常见药物为氨基糖甙类抗菌素如庆大霉素、卡那和丁胺卡那霉素多粘菌素B妥布霉素，磺胺类药物，解热镇痛药和抗癌药等。中草药主要有：斑蝥、雷公藤、钩吻、山慈姑、鱼胆、毒蕈、仓耳子、木通、防己、泽泻、巴豆、草（川）乌、马钱子、朱砂、雄黄、轻粉、洋金花、青木香、马兜铃、寻骨风、朱砂莲、细辛、使君子、番泻叶、芦荟、白头翁，等等。2、毒物肾毒性损害：重金属类肾毒物：如汞、镉、砷、铀、铬、锂、铋、铅和铂等;工业毒物：如氰化物、四氯化碳、甲醇、甲苯、乙烯二醇和氯仿等;杀菌消毒剂：如甲酚间苯二酚、甲醛等;杀虫剂及除草剂：如有机磷、百草枯等。3、生物毒素：4、造影剂肾损伤：,略,第三节尿的浓缩与稀释,参与者髓袢远曲小管和集合管直小血管,一、肾脏主动浓缩或稀释尿液,高渗尿:尿渗透压血浆渗透压尿液被浓缩低渗尿:尿渗透压2.5L/d：多尿尿量400ml/d：少尿尿量100ml/d：无尿,二、尿浓缩和稀释的过程,水重吸收的调控：ADH和水通道,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。,尿浓缩和稀释的过程,尿浓缩和稀释过程主要在远曲小管和集合管中进行受抗利尿激素（ADH）的调节。（一）尿液的浓缩当机体缺水时，ADH释放增加，使远曲小管、集合管对水的通透性增加。当小管液流经远曲小管和集合管时，由于髓质高渗梯度的存在，其中水分不断进入组织液被重吸收，管内溶质浓度不断升高变为高渗，尿被浓度、尿量减少。（二）尿液的稀释当机体水过剩时，ADH释放减少，远曲小管、集合管对水的通透性降低，水重吸收减少，而远曲小管、集合管仍继续主动重吸收NaCl，小管液渗透压不断降低，尿被稀释、尿量增加。,髓袢升支粗段,远曲小管和集合管,对水不通透,主动重吸收NaCl,抗利尿激素释放减少,水重吸收减少,1.尿液的稀释发生部位和原理:髓袢升支粗段对水不通透+主动重吸收NaCl低渗尿ADH释放远曲小管和集合管水重吸收,小管液应先在一段对水不通透的管道（髓袢升段）中变成低渗液。这种低渗液最后流经高渗区的管道，对水的通透性是可以调节的ADH的调节。尿浓缩必要条件肾髓质组织液高渗，以便重吸收水分。水重吸收的动力血液将高渗区的水分和溶质带走时，保持了髓质的渗透压梯度不被破坏。,尿的浓缩与稀释的生理条件,略,三、肾髓质渗透压梯度,肾皮质组织间液与血浆渗透压是等渗的肾髓质组织间液的渗透压高于血浆渗透压从外髓向内髓逐渐升高，在肾乳头部位最高，约为血浆渗透压的4倍,尿液的浓缩和稀释过程主要在肾脏髓质中进行，髓质内层越发达，髓袢越长者，浓缩能力亦越强。沙鼠可以产生高于血浆20倍的浓缩尿。人可产生高于血浆45倍的浓缩尿。,肾髓质高渗梯度的形成机制,髓袢的逆流倍增作用：建立梯度直小血管逆流交换作用：维持梯度,逆流学说,U形的髓袢直小血管,逆流交换与逆流倍增,逆流倍增,谁带走热量多？,（一）髓袢的逆流倍增作用,（1）髓袢降支细段：对NaCl不易通透对尿素不易通透对水高度通透,水被重吸收管内NaCl浓度倍增(管内为高渗梯度)(钠盐管内钠盐管外)(尿素管内尿素管外,（2）髓袢升支细段：对NaCl高度通透对尿素中等通透对水不通透,由肾内髓渗透压梯度已形成。,NaCl向管外扩散尿素向管内扩散管内浓度倍减(但仍为高渗梯度)(管外为高渗梯度)(管内钠盐渐)(管内尿素渐),（3）髓袢升支粗段：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),肾外髓渗透压梯度已形成。,（4）尿素循环：条件：.髓袢升支粗段、远曲小管、皮质与外髓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：建立和维持肾内髓高渗梯度。,尿素在循环，水呢？,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。,（二）直小血管的逆流交换作用：不带走溶质，带走水,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,水进钠出,水出钠进,小结尿液的浓缩和稀释：1.结构基础：髓袢、集合管U形结构的逆流系统2.物质转运的差异：肾小管各段对水、溶质通透性不同3.逆流倍增机制：建立髓质高渗梯度4.尿素再循环：使渗透梯度加强5.直小血管的作用：维持该梯度6.ADH的作用：大量水分进入肾脏间质，被直小血管等重吸收，尿液得以浓缩。,略,第四节尿液生成的调节,尿的生成调节,一、肾内自身调节（一）小管液中溶质的浓度渗透性利尿：由小管液溶质浓度增加，渗透压升高，阻碍了肾小管对Na+和水的重吸收而引起尿量增多的现象。举例：糖尿病多尿,甘露醇脱水临床上给病人使用可被肾小球滤过而又不被肾小管重吸收的物质来提高小管液中溶质的浓度，借以达到利尿和消除水肿的目的。如甘露醇。,脑水肿,近端小管、髓袢重吸收渗透性利尿集合管重吸收水利尿,（二）球管平衡概念：不论肾小球滤过率增多或减少，近端小管的重吸收率始终占肾小球滤过率的6570%左右。（定比重重吸收）意义：维持尿量和溶质的相对稳定形成机制：以肾小球滤过率增加为例管周血管血压血浆胶体渗透压近端小管对Na+、水的重吸收率,略,二、神经体液调节(一)肾交感神经的作用：尿量减少血管收缩肾血流量滤过球旁细胞肾素释放血管紧张素和醛固酮NaCl和水的重吸收,(二)血管升压素(抗利尿激素ADH)来源:下丘脑视上核、室旁核储存、释放:神经垂体作用:水的重吸收,使尿液浓缩,尿量提高远曲小管和集合管对水的通透性增加髓袢升支粗段对NaCl的重吸收提高内髓部集合管对尿素的通透性分泌因素：血浆晶体渗透压-渗透压感受器（下丘脑）循环血量-容量感受器（心房和胸腔内大静脉器）动脉血压-压力感受器（颈动脉窦）,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,下丘脑释放ADH,略,小管液在逆流系统,髓质高渗梯度,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),ADH,ADH,略,抗利尿激素的产生、调节及其作用示意图,血浆晶体渗透压,循环血量,动脉血压,应激、疼痛、情绪激动,渗透压感受器+,容量感受器-,压力感受器-,中枢神经系统+,下丘脑视上核、室旁核,下丘脑-垂体束,神经垂体,抗利尿激素,肾远曲小管、集合管对水通透性,水重吸收,尿量,血浆晶体渗透压恢复,循环血量、动脉血压恢复,+,略,水利尿：大量饮清水后尿量增多的现象。大量饮水血浆晶体渗透压下丘脑渗透压感受器（-）反射性ADH分泌远曲小管、集合管水重吸收尿量，尿液