生理学课件：第八章 肾的排泄功能

1、第八章 肾的排泄功能Chapter 8 Excretory Function of the Kidneys2第一节 概 述第二节 肾小球的滤过功能第三节 肾小管和集合管的重吸收和分泌第四节 尿液的浓缩和稀释第五节 尿生成的调节第六节 血浆清除率第七节 尿的排放 目 录3 第一节 概 述 Introduction4一、什么是排泄？ 排泄是指机体通过排泄器官将体内的代谢终产物、多余的水分和进入体内的有毒有害物质排出体外的过程。5机体有哪些排泄途径？ 呼吸道：排出CO2和部分水分 消化道：铅、汞、胆色素和无机盐 皮 肤：氯化钠、尿素和一部分水 肾 脏：多种代谢终产物，大量的水分 （肾 脏是最重要的排

2、泄器官）6二、肾脏的主要功能有哪些？ 1. 生成尿液：以尿的形式排出体内多种代谢产物、多余的水分和有毒有害物质。 意义：调节机体的水电平衡 调节机体的酸碱平衡 2. 分泌生物活性物质 肾素、促红细胞生成素(EPO)、前列腺素和维生素D3。尿生成的基本过程是什么？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排泄9肾脏的结构如何支持其生成尿液？交感神经颗粒细胞（肾素）系膜细胞致密斑NaCl远曲小管NaCl肾素三、肾的功能解剖(一)肾单位肾小体肾小球肾小囊肾小管近端（球）小管髓袢细段远端（球）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近曲小管肾单位肾小体肾小管肾小球肾小囊近曲小管

3、降支髓袢远曲小管升支 滤液(原尿)滤过肾小管集合管 重吸收分泌与排泄终尿15 两种肾单位比较皮质肾单位近髓肾单位数 量多(85-90%)A口径少(10-15%)体 积较大较小A入 A出 21A入= A出A出后的毛细血管袢长度分布于皮质部的肾小管周围还形成U形的直小血管肾素含量短长多少皮质肾单位近髓肾单位生成尿液 尿的浓缩和稀释(2) 类型（3）球旁器(近球小体)三群特殊 细胞群球旁（颗粒）细胞致密斑球外系膜（间质）细胞球旁器1.球旁细胞：入球A膜内的肌细胞呈上皮样变，内含分泌颗粒=肾素；对牵张刺激敏感感受器；肾交感N支配。2. 致密斑： 髓袢升支粗段远端，细胞呈立柱样变、斑状突起；穿过入球小动

4、脉与出球小动脉的夹角。 对小管液中的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（间质）细胞：位于入球小动脉、出球小动脉和致密斑之间的，具有吞噬和收缩功能。肾小管集合管 重吸收分泌与排泄终尿集合管 肾血液循环特征 肾血液供应特点1、血液供应极丰富：1200ml/min 占心输出量的1/5 1/4 左右。在80-180mmHg范围内，通过自身调节保持稳定。2、血液分布不均：皮质 94% 外髓 5-6% 内髓 1%3、形成两次毛细血管网压力高低不同： 肾小球毛细血管网高利于滤过； 肾小管毛细血管网低利于重吸收。23 腹主动脉下腔静脉 肾动脉 肾静脉 叶间动脉

5、 叶间静脉 弓形动脉 弓形静脉 小叶间动脉 小叶间静脉 入球小动脉 肾小球毛细血管网 肾小管毛细血管网 出球小动脉血液在肾脏的流经途径肾血流量是如何调节的？1、自身调节（autoregulation) 动脉血压: 80 180 mmHg,肾血流量相对恒定。“肌源学说 ”：动脉血压入球小动脉血管壁受到牵张刺激血管平滑肌收缩舒张血管口径血流阻力血流量肾血流量相对恒定动脉血压 180 mmHg 平滑肌已达收缩极限80 mmHg 以下，180 mmHg以上：肾血流量随动脉血压的变化而变化。管-球反馈：当肾血流量和肾小球滤过率致密斑感受到小管液Na+Cl-致密斑将此信息反馈至球旁细胞肾素分泌肾血流量和肾

6、小球滤过率恢复。2、神经和体液调节肾交感N球旁细胞肾素血管紧张素肾血管 收缩肾血流量 NE 内皮素血管升压素前列腺素 NO（+）（）第二节 肾小球的滤过功能原尿：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，是血浆的超滤液，称原尿。肾小球滤过： 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。尿液最初是从哪里来的？滤过三要素:滤过膜、动力、阻力一肾小球滤过膜结构与通透性滤过的结构基础（滤过膜）肾小球毛细血管内皮细胞基膜肾小囊脏层足细胞的足突 滤液(原尿)毛细血管内皮细胞基膜肾小囊内层 上皮细胞裂孔窗孔裂孔直径最小36 Filtration membran

7、e(Filtration barrier)Capillary endotheliumBasement membranePodocyte cells滤过膜的微细结构1、机械屏障作用 滤过膜阻止分子量 69000、有效半径 4.2nm的大分子物质不能滤过。有效半径 160 180 mg% 尿中见糖 肾糖阈：尿中出现葡萄糖时的血糖浓度。葡萄糖吸收极限量： 同向运转体的结合位点达饱和时葡萄糖吸收极限量男性：375 mg/min女性：300 mg/min三、肾小管和集合管的分泌 分泌(secretion)：肾小管上皮细胞将细胞内物质或血浆中的物质转运到小管腔中去的过程。1、H+的分泌（1）近端小管（能力

8、最强） 主要通过H+ Na+交换分泌H+泵碳酸酐酶乙酰唑胺(-)每分泌一个H+,即有一个NaHCO3重吸收回血液。H+的分泌是肾脏排酸保碱的过程。77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(竞争抑制)。 泌H+是有限度的:当小管液pH值 4.5时,泌H+则停止。(2) 在远曲小管和集合管闰细胞(暗细胞)分泌 H+逆电化学梯度的主动转运泵2、K+的分泌 在远曲小管和集合管 K+的分泌与Na+的主动重吸收有密切关系，是顺电位差的被动过程。 K+ Na+交换与H+ Na+交换相互抑制。泵(-10 - 40mV)82K+分泌特点: 泌K+与泌H+呈负相关。 Na+

9、-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。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。 3、NH3的分泌 发生在除髓袢细段以外的肾小管各段和集合管。对维持血浆 NaHCO3的浓度，进而维持酸碱平衡起重要作用。 泌NH3与泌H+相互促进。谷氨酰胺脱氨碳酸酐酶泵尿每排出一个NH4+，就有一个HCO3-被重吸收回血液复习思考题 1.简述影响肾小管转运的因素。 2.用泵-漏模式解释近球小管对Na+的主动重吸收。 3.在近球小管葡萄糖是如何被重吸收的？其特点

10、是什么？ 4.为什么糖尿病患者会出现糖尿和多尿症状？ 5.简述尿生成的过程。第四节 尿液的浓缩与稀释一、肾脏如何浓缩和稀释尿液？沙鼠人猪20倍浓缩尿45倍浓缩尿1.5倍浓缩尿88尿液的浓缩与稀释是根据尿的渗透浓度与血浆渗透压相比较而确定的。高渗尿：浓缩低渗尿：稀释 等渗尿：尿液的渗透压与血浆渗透压相等或相近。 何谓浓缩与稀释？肾髓质高渗梯度是尿液浓缩的先决条件，抗利尿激素的有无是决定尿液浓缩与稀释的关键1. 肾髓质的高渗状态 冰点降低法测定大鼠肾脏组织切片的渗透浓度，观察到髓质部组织液与血浆的渗透浓度之比，从外髓部向乳头部依次递增，分别为2.0、3.0、4.0。具有明显的渗透浓度梯度 。91髓

11、质渗透梯度是如何形成的？逆流系统 一端相通但流动方向相反的并列管道。逆流倍增 由于逆流交换，输入端管道内溶质浓度逐渐升高，输出端管道内溶质浓度逐渐降低，这样在2个管道内都形成一个浓度梯度，这一现象称为逆流倍增。逆流交换 如果逆流系统的两管中的溶质或热量可以相互交换，则称之为逆流交换。92逆流倍增和逆流交换的现象H2O不通透低渗液高渗液甲 乙 丙髓袢集合管93髓袢的结构、功能特点有何特点？结构特点： 存在两套逆流系统： 髓袢、直小血管功能特点： 不同节段对水、NaCl和尿素的通透性不同。肾小管节段通透性Na的主动重吸收水尿素NaCl髓袢集合管降支细段升支细段升支粗段远曲小管皮质部外髓部内髓部+

12、+*+0+*+*+*+0000000000+00+00 肾小管和集合管不同部位对物质的通透性*表示存在ADH时951. 外髓质高渗梯度的形成机制髓袢升支粗段：对NaCl的主动重吸收（四）内髓和外髓的高渗有何不同？96(2)髓袢降支细段： 对尿素、Na+不通透 对水高度通透：水经水通道以渗透方式重吸收。(3)髓袢升支细段： 对水不通透；尿素中等通透 对Na+高度通透：顺浓度差被动重吸收。 2.内髓高渗梯度的形成机制(1)内髓部集合管：对尿素通透97尿素（4）肾内尿素循环：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：进一步增强肾内髓高渗梯度。水9

13、8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。99肾髓质渗透压梯度是如何维持的？ 直小血管的逆流交换作用： 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哪些因素会影响尿液浓缩和稀释？ (一)髓质高渗梯度的破坏 1.髓袢结构与功能： 慢性肾盂肾炎引起肾髓质纤维化 或 肾囊肿引起肾髓质萎缩时 髓袢的逆流倍增作用减弱破坏髓质高渗梯度 尿液的

14、浓缩能力降低 速尿、利尿酸 抑制髓袢升支粗段对Na+和Cl-的主动重吸收 髓质高渗梯度 尿液的浓缩能力降低2.利尿药：103 3.尿素浓度： 营养不良,蛋白质摄入不足尿素生成量髓质高渗梯度尿液的浓缩能力。 老年人蛋白质代谢率降低,尿浓缩机能也会减弱。 4.直小血管的血流速度： 高血压合并肾损害：血流速过快逆流交换所带走的溶质髓质高渗梯度尿液的浓缩能力。 血高粘滞综合症：血流速过慢逆流交换所带走水髓质高渗梯度尿液的浓缩能力。(二)血液抗利尿激素（ADH）的浓度 ADH远曲小管、集合管对水通透性远曲小管、集合管对水重吸收尿液浓缩垂体性尿崩症。 远曲小管、集合管对ADH不敏感远曲小管、集合管对水重吸

15、收尿液浓缩肾性尿崩症。尿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)即：ADHADH107思考题 1.肾髓质高渗梯度是如何形成的？ 2.髓袢升支粗段重吸收有何特点，并阐明与尿浓缩的关系。 3.直小血管血流速度加快或减慢对尿液浓缩各会有什么样的影响？ 4.简述尿浓缩与稀释的过程。第五节 肾脏尿生成的调节一、肾内自身调节1、小管液中溶质的浓度渗透性利尿肾小管液中 溶质浓度(糖尿病人血糖静注20%甘露醇)小管液渗透压水吸收尿量H2O2、球-管平衡:近端小管重吸收率肾小球滤过率=65 70%“定比重吸收”生理意义：使终尿量不会

16、因肾小球滤 过率的增减而出现大幅度 变动。定比重吸收的机制： 与管周毛细血管血压和胶体渗透压的改变有关。当GFR时 管周毛细血管压Na+、H2O重吸收重吸收率/滤过率6570 （球-管平衡）胶体渗透压小管旁组织间液入毛细血管量二、神经调节肾交感神经NE 入、出球小动脉收缩GFR球旁细胞肾素近端小管 髓袢 NaCl H2O重吸收三、体液调节(一) 抗利尿激素 (ADH) 血管升压素1、分泌和作用来源和作用下丘脑视上核和室旁核合成，运送至神经垂体贮存，并由此处释放入血。作用于远曲小管和集合管，增加远曲小管和集合管对水的通透性，促进水的重吸收。室旁核下丘脑 - 垂体束视上核神经垂体ADHH2O尿素N

17、aCl作用机理:V2受体+腺苷酸环化酶2、影响ADH分泌与释放的因素（1）血浆晶体渗透压的改变大量出汗严重呕吐 腹 泻机体失水血浆晶体渗透压ADH分泌释放肾脏重吸收水尿量保留体内水大量饮清水排出多余水（）（）水利尿:大量饮用清水后引起尿量增多的现象。0123小时246810121416排尿率（ )mlmin饮水饮1000ml清水饮1000ml生理盐水(2) 循环血量的改变血量左心房受到 牵张刺激容量感受器迷走传入冲动下丘脑-神经垂体系统ADH尿量体内水血量大失血（）（）（+）（）（+）（）(3)其他因素动脉血压颈 动 脉 窦压力感受器 窦 神 经传入冲动ADH尿量 痛 刺 激情绪紧张弱冷刺激A

18、DH尿量下丘脑病变累及下丘脑-神经垂体系统ADH尿量(30 35L/日)“尿崩症”（二）醛固酮（aldosterone) 1. 来源和作用肾上腺皮质球状带分泌作用于远曲小管和集合管促进Na+重吸收，增加K+分泌（保钠排钾） 2. 醛固酮分泌的调节 (1)肾素-血管紧张素-醛固酮系统(RAAS) 肾素(renin) 血管紧张素(angiotensin) 醛固酮(aldosterone) (2)血Na+和血K+浓度肾素-血管紧张素-醛固酮系统循环血量入球小动脉牵张感受器致密斑感受器交感神经球旁细胞肾素肝脏血管紧张素原血管紧张素I（10肽）血管紧张素II（8肽）血管紧张素III（7肽）肾上腺皮质球状

19、带肾上腺髓质醛固酮肾远曲小管、集合管Na离子、 水重吸收，K离子分泌循环血量恢复血Na、 k相对稳定Na离子，K离子血管收缩肾上腺素转换酶2、调节肾素分泌的因素与两种感受器有关： 入球小动脉处的牵张感受器 致密斑感受器血流量刺激肾素分泌的因素:循环血容量肾动脉压入球小动脉牵张感受器致密斑感受器肾动脉压肾血流量 颗粒 细 胞 肾交感N兴奋GFR远曲小管Na+、Cl-负荷NE和EPGE2循环血容量心房容量感受器动脉压力感受器肾 素+NEbeta受体132肾上腺皮质球状带血K+、Na+肾素血管紧张素对尿生成的调节：血管紧张素原血管紧张素血管紧张素血管紧张素 最小浓度刺激近曲小管重吸收NaCl； 中等

20、浓度进一步刺激肾上腺皮质合成与释放醛固酮； 较高浓度进一步收缩血管、升高血压； 另外：刺激肾上腺髓质和交感N分泌释放NE、E；刺激ADH、ACTH释放。醛 固 酮ACTH肺血管紧张素转换酶管腔膜通道数量管周膜上Na+-K+泵活动醛固酮对尿生成的调节:醛固酮小管上皮细胞内单纯扩散胞浆内形成激素-受体复合物细胞核内调节特异mRNA转录醛固酮诱导蛋白远曲小管和集合管排2K+、保3Na+、保H2O(三)心房钠尿肽适宜刺激： 来源： 作用： 抑制肾素的分泌抑制ADH的释放抑制醛固酮的分泌血容量、内皮素、ADH心 房 肌合成释放 心 房 钠 尿 肽 利 尿、排 钠抑制集合管重吸收NaCl(Na+通道关闭)

21、舒张A出、A入(尤其A入)肾血浆流量和GFR原尿生成水钠重吸收循环血量正常循环血量肾交感神经肾素-血管紧张素-醛固酮系统心房钠尿肽抗利尿激素肾脏排Na、水复习思考题 1.正常成年人一次迅速大量的饮用清水、生理盐水1000mL后，血浆渗透浓度及尿量各将发生怎样的变化？为什么？ 2.正常成年人快速静脉输入生理盐水1000mL后，尿量将发生怎样的变化？为什么？ 3.因呕吐、腹泻引起机体大失水时，对尿量有何影响？为什么？ 4.简述醛固酮的生理作用及其分泌调节。 5.下丘脑视上核受损，尿量和尿浓缩将发生怎样的变化？为什么？ 6.正常成年人静脉注射50g/100mL的葡萄糖50mL后，尿量将发生怎样的变化

22、？为什么？ 第六节 血浆清除率 Plasma clearance 一、什么是血浆清除率？ 血浆清除率是指肾脏在单位时间(每分钟)内能将多少毫升血浆中所含的某一物质完全清除出去，这个被完全清除了某物质的血浆的毫升数就称为该物质的血浆清除率。二、如何计算血浆清除率设：某物质在尿中的浓度为U (mg/100ml) 单位时间内的尿量为V (ml/min) 某物质在血浆中的浓度为P (mg/100ml) 血浆清除率为C (ml/min)则： UV=PC即： C =UVP举例：测得尿中Na+浓度为640mg/100ml，尿量为1ml/min，血浆中Na+浓度为 320mg/100ml，则Na+的血浆清除率

23、为： CNa=强调：Na+的血浆清除率为2ml，并不是指肾脏只清除了2ml血浆中的Na+ ，而是指肾脏清除的Na+相当于2ml血浆中所含的Na+。640mg/100ml1ml/ml320mg/100ml=2ml/min三、测定血浆清除率的理论意义 1. 测定肾小球滤过率(GFR)： 假定某物质从尿中的排出量为UV ，该物质在血浆中的浓度为P，肾小球的滤过率为F， 该物质在肾小管的重吸收量为R，肾小管分泌的该物质量为E ， 则 UV=FPR E。若该物质只能从肾小球滤出，即不被肾小管重吸收，肾小管也不分泌它，则上式可写成 UV = FP 即： F = UV P= C 如菊粉是一种试剂，静脉注射后

24、，可从肾小球滤出，但不被肾小管重吸收，肾小管也不分泌它。当静注菊粉使血浆浓度为1mg/100ml时，测得尿中浓度125mg/100ml，尿量为1ml/min，则菊粉的血浆清除率为 C菊粉=125mg/100ml1ml/min1mg/100ml=125ml/min 推论： 当一种物质的血浆清除率大于125ml时，表示该物质不仅可从肾小球滤出，也可被肾小管分泌，反之，若一种物质的血浆清除率小于125ml时,则表示肾小管可以重吸收该物质。 葡萄糖： 即能自由滤过又能全部重吸收，故葡萄糖的血浆清除率=0时的最大血糖浓度为肾糖阈。菊粉： 即能自由滤过又不被重吸收与分泌，故菊粉的血浆清除率=肾小球滤过率(

25、GFR)。 2. 测定肾血浆流量： 理论上，某物质从尿中排出的量应等于从肾动脉流入的量减去从肾静脉流出的量，设每分钟通过肾的血浆流量为Y，某物质在肾动脉和肾静脉血中的浓度分别为P和P，则： UV = YPYP147PP肾血浆流量为Y(ml/min)VU=PY PYP= 0VU=PYY = VUP= C如果某一物质在经过肾循环一周后可以被完全清除掉，则上式可改写成 UV = YP 即：Y=P UV=C 已知碘锐特或对氨基马尿酸当其在血浆中的浓度较低时(1-3mg/100ml), 经肾脏流过一次，可被完全清除，因此这两种物质的血浆清除率可以代表肾的血浆流量。 经计算，上述两种物质的血浆清除率平均为

26、660ml/min，这一数值代表了肾血浆流量。如果血浆量占全血量的55%，则肾血流量为1200ml/min。 碘锐特、对氨基马尿酸(PAH): 即能自由滤过又能被分泌(90%/流过肾一周)，故PAH的血浆清除率=有效肾血浆流量。 有效肾血浆流量=肾血浆流量的90%， 肾血浆流量=有效肾血浆流量90%。 酚红(PSP)： 由于PSP与血浆蛋白结合不能被肾小球滤过,而是通过近曲小管主动分泌排出体外，故PSP试验可检查肾小管的分泌功能是否正常。 内生肌酐: 临床常用内生肌酐清除率代表GFR。 内生肌酐指体内组织代谢产生的肌酐。试验前禁食肉类和禁剧烈运动(避免因摄入和产生过多外来肌酐对测定结果的影响)

27、。以代替因菊糖试验操作的繁琐。复习思考题1.某物质可被自由滤过，下列叙述正确的是（ ） A.可被肾小管重吸收但不被分泌，其血浆清除率=GFR B.可被肾小管重吸收但不被分泌，其血浆清除率GFR C.可被肾小管重吸收但不被分泌，其血浆清除率GFR D.可被肾小管重吸收又被分泌，其血浆清除率GFR E.可被肾小管重吸收又被分泌，其血浆清除率=GFR2.某物质的血浆清除率为175ml/min,下列叙述错误的是（ ） A.该物质血浆清除率肾血浆流量 B.该物质能被肾小管分泌 C.分泌量重吸量 D.其血浆清除率GFR E.其血浆清除率GFR3.用于测量肾血浆流量的物质是（ ） A.菊粉和对氨基马尿酸 B

28、.碘锐特和对氨基马尿酸 C.碘锐特和菊粉 D.酚红和菊粉 E.酚红和对氨基马尿酸CEB 第七节 尿的排放 Micturition(二)尿的理化性质 正常尿1.0121.025稀释尿1.003浓缩尿1.025，可高达1.035等渗尿1.007左右正常：10001500ml/24h多尿：尿量长期保持在2500ml/24h以上少尿：100500ml/24h无尿：少于100ml/24h一、尿 液 (一)尿量1.比重 2.pH： 正常pH在5.07.0(呈弱酸性),最大变动范围为4.58.0。 尿的pH主要取决于食物的成分： 摄入富含蛋白质的食物尿呈酸性, 摄入富含水果、蔬菜的食物尿呈弱碱性。 3.颜色： 正常：新鲜尿液呈透明、淡黄色,其深浅程度与尿量呈反变关系(尿多色淡,尿少则色深),也常