人体生理学第10次

第八章排泄与渗透压调节概述:机体在代谢过程中产生的代谢终产物、过多或不需要的物质（包括进入体内的异物和药物代谢产物）都必须及时排出体外。生理学上将上述物质经血液循环被运输到某一器官而排出体外的过程称为排泄。未被吸收的食物残渣由大肠排出体外的过程不属于排泄。概述:肾脏不仅是主要的排泄器官，体内物质代谢的终产物如尿素、尿酸和肌酐等从肾以尿的形式排出体外；更重要的是肾起到保持内环境相对稳定的调节作用。肾的主要功能有：1.调节细胞外液的量与渗透浓度2.调节细胞外液的电解质平衡3.参与机体酸碱平衡的调节4.排出机体代谢终产物和进入体内的异物5.生成与分泌激素上述功能主要是通过尿的生成过程来实现的尿的成分

尿量：1~2L/d。2.5L/d为多尿、0.5L/d为少尿、0.1L/d为无尿。性质：pH5~7(一般为酸性;荤食：酸;素食：碱)成分：水95%;固体物5%。有机物：肌酐、肌酸、尿素等无机物：Na＋、Cl－、K＋、氨盐等肾脏解剖示意图第一节

肾脏的结构及功能概要图1-1一、肾脏的结构特征皮质髓质集合管远曲小管髓襻近曲小管肾小球三、肾脏的功能单位——肾单位

（nephron）

肾单位（100万个）是肾的基本功能单位，它与集合管共同完成尿的生成过程。

肾小球(毛细血管球)

肾小体

肾小囊肾单位

近球小管

近曲小管

髓袢降支粗段

肾小管

髓袢细段

髓袢降支细段

髓袢升支细段

远球小管

髓袢升支粗段

远曲小管髓袢

滤液(原尿)滤过四、集合管（collectingduct）

连接远曲小管的部分，包括皮质集合管和髓质集合管。

每个肾脏有250个集合管，每个收集4000个肾单位的尿液。肾小管集合管重吸收分泌与排泄终尿五、皮质肾单位和近髓肾单位

（一）皮质肾单位（corticalnephron）

外、中皮质层，肾小球较小，入球小动脉直径>出球小动脉直径（2：1），占肾单位80～90%，髓袢短。

（二）近髓肾单位（juxtamedullarynephron）

内皮质层，肾小球较大，入球小动脉直径<出球小动脉直径，两套分支（管周毛细血管网和直小血管），占肾单位10～15%，髓袢长。

皮质肾单位和近髓肾单位比较

皮质肾单位近髓肾单位分布肾皮质的外层和中层肾皮质的近髓层占肾单位总数%85-90%10-15%肾小球体积较小较大入、出球小动脉口径入球大于出球差异较小出球小动脉分支形成的毛细血管几乎形成肾小管周围全部缠绕在皮质部毛细血管网和肾小管周围U形直小血管髓袢短，只达外髓层深入内髓，甚至达乳头球旁器有，肾素含量多几乎无六、近球小体（juxtaglomerularapparatus）

1、近球C（juxtaglomerularcells）

入球小A中膜肌上皮样C，呈球形，分泌肾素2、致密斑（maculadensa）

远曲小管始部，感受小管液NaCl的变化，调节肾素释放。

3、球外系膜C（extraglomerularmesangialcell）

入球与出球小A之间，具有吞噬作用。1．特点：

①

血流丰富，分布不匀：1200ml/min，皮质94%，外髓5～6%，内髓少于1%。

肾小球的：血压高——利于滤过

管周的：血压低——利于重吸收②

有两套毛细血管网二、肾脏的血液供应2．调节：①自身调节：肾动脉血压在80～180mmHg(10.7~24Kpa)范围内变动时，肾血流量保持稳定。机制：肌源学说和管-球反馈肌源机制肌源机制与血管平滑肌的内在特性有关，即当血管平滑肌受到牵张刺激时能发生收缩反应。当动脉血压升高时入球小动脉受到牵张入球小动脉的血管平滑肌发生收缩反应口径相应地缩小血管阻力增加使肾血流量在一定范围内保持相对恒定，从而肾小球滤过率在一定范围内也能保持相对恒定。“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紧张性血管口径血流阻力血流量肾血流量相对恒定动脉血压<80mmHg平滑肌已达舒张极限动脉血压>180mmHg平滑肌已达收缩极限

80mmHg以下，180mmHg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增加时，到达髓袢的小管液的流量增加，致密斑感受的小管液流量增加，致密斑将此信息传递给入球小动脉，使入球小动脉发生收缩，入球小动脉的阻力增加，从而使肾血流量和肾小球滤过率恢复到正常水平。反之亦然。这种通过肾小管液流量的变化调节肾血流量和肾小球滤过率，使它们保持稳定的现象，称之为管--球反馈。紧急情况下，通过神经体液的作用，肾血流量减少，全身血液重新分配，保证心、脑等器官的血供，“移缓济急”。在一般的血压变动范围内,肾脏依靠自身调节来保持肾血流量相对稳定,维持正常的泌尿机能.第二节尿的生成和影响因素尿的生成过程是在肾单位进行的，包括3个环节，肾小球的滤过、肾小管的重吸收和分泌作用。因此，尿液主要是肾小球滤液中不被肾小管重吸收的物质以及肾小管分泌的物质。神经和激素对尿生成过程有调节作用。肾小球滤过肾小管重吸收肾小管分泌与排泄尿生成的基本过程一、肾小球的滤过作用（一）肾小球滤过液的成分肾小球的滤过作用的证据（微穿刺法，micorpuncture）（二）肾小球滤过率（glomerularfiltration rate，GFR）——单位时间（1min）两肾脏生成的超滤液量（125ml/min）肾小囊抽取的滤液中1.没有发现蛋白质2.滤液与血浆中许多化学物质浓度相等的3.肾小球滤液量与肾小球毛细血管血压的升降变化密切相关，表明肾小球毛细血管血压是推动血浆从肾小球滤出的动力。二、滤过膜及其通透性1、滤过的结构基础——滤过膜（1）滤过膜的组成：①毛细血管内皮细胞——窗孔（fenestration）

直径50-100nm②基膜——糖蛋白微纤维网结构（meshwork）（主要屏障）直径4-8nm③肾小囊上皮细胞——滤过裂孔（slit-pores）（附加屏障）直径4-14nm内皮细胞上皮细胞基膜2、滤过膜的通透性肾小球滤过膜（glomerularfiltrationmembrane）有两种屏障——机械屏障及电化学屏障。（1）机械屏障（mechanicalbarrier）

有效半径：2.0nm~4.2nm。随着半径增加，滤过增加。故对大小不同分子有选择性通透。（2）电化学屏障（electrochemicalbarrier）

滤过膜各层含有的带负电荷的糖蛋白。若负电荷减少，可使带负电荷的血浆白蛋白滤过，而出现蛋白尿（proteinuria）。

故滤过膜对电荷不同的分子有选择性通透。3、滤过面积：1.5m2/两肾。如果滤过面积↓→尿量↓结论：滤过膜既是分子大小的选择性过滤器，又是分子电荷的选择性滤器。三、肾小球滤过的动力——有效滤过压（effectivefiltrationpressure，EFP）有效滤过压=肾小球毛细血管血压—（血浆胶体渗透压+囊内压）有效滤过压是肾小球滤过的动力，取决于滤过力量与抗滤过力量的差值。入球端：6.0—（3.3+1.3）=1.4kPa出球端：6.0—（4.7+1.3）=0kPa*在血液流经肾小球毛细血管时，不断生成滤过液，血浆蛋白浓度就会逐渐增加，血浆胶体渗透压也随之升高。因此，有效滤过压也逐渐下降。当有效滤过压下降到零时，就达到滤过平衡,滤过便停止了。第三节肾小管与集合管的泌尿功能一、肾小管重吸收和分泌的特征和方式（一）肾小管重吸收和分泌的概念1、重吸收（reabsorption）：

是指某些物质选择性地从小管液中转运至血液的过程。2、分泌（secretion）：

是指一些物质由肾小管上皮细胞产生或从血液转运到肾小管腔内的过程。（二）肾小管重吸收和分泌的特征1、重吸收量大：肾小球滤过率为125ml/min，经肾盂输出的终尿约为1ml/min，99％被重吸收。2、重吸收的选择性：（1）完全重吸收：如葡萄糖、氨基酸；（2）大部分重吸收：如水、电解质（Na＋、 Cl－、HCO3－等）；（3）小部分重吸收：如尿素等；（4）不重吸收：如肌酐等（二）肾小管重吸收的方式1、被动重吸收（passive

reabsorption）

如尿素、水和HCO3－等2、主动重吸收（active

reabsorption）（1）原发性：直接水解ATP（2）继发性：间接耦联能源，如G、AA等此外，同向转运（cotransport）、逆向转运（antitransport）等也属于主动重吸收。（三）重吸收的有限性肾小管对物质的重吸收具有一定限度，称为重吸收的最大限度(reabsorptionmaximum)。

这是由于小管中溶质量超过了载体蛋白的数量，使专门转运系统发生饱和的缘故。如葡萄糖为320mg/min、磷酸0.1mg/min、尿酸盐15mg/min、乳酸盐75mg/min血浆蛋白30mg/min、硫酸盐0.06mmol/min、氨基酸。二、肾单位不同部位的重吸收和分泌（一）近球小管（proximaltubule）1、Na+、Cl－和水的重吸收：（1）前半段：

Na+原发性主动转运重吸收,与G和AA同向转运；与H+逆向转运。H2O顺渗透压而进入细胞间隙。（2）后半段

Na+与Cl通过管腔膜同向转运体转运到细胞内；

近端小管细胞间紧密连接的通透性较大。当肾小管细胞从小管液主动吸收Na+进入外侧细胞间隙液后，小管液中Cl离子和水也顺着电化学梯度或渗透压梯度被动重吸收到外侧细胞间隙。2.HCO3－的重吸收及H＋的分泌

以CO2的形式进入肾小管上皮细胞，在上皮细胞内产生HCO3－，然后再进入血中。通过Na+－H+逆向转运泌H+，Na+进入细胞。碳酸酐酶在HCO3－重吸收过程中起重要作用3.K+的重吸收：对K+的排出量取决于肾小球滤过量、肾小管对K+的重吸收量和肾小管对K+的分泌量，但决定尿钾排出量的最重要的因素是远端小管和集合管的分泌量。67%的K+在近端小管重吸收，20%在髓袢重吸收，只有13%的K+到远曲小管吸收。4.葡萄糖的重吸收：在近曲小管以同向转运的形式主动重吸收。滤过的葡萄糖几乎全部在近曲小管被重吸收，近曲小管以后的节段没有重吸收葡萄糖的功能，因此滤液中只有极少数未被重吸收的葡萄糖从尿中排出。(2)肾糖阈（renalglucosethreshold）：

——指不出现尿糖的最高血糖浓度。160-180mg/100ml（正常80-120mg/100ml）(3)葡萄糖吸收极限量（glucosetransportmaximum）：男375mg/min，女300mg/min5.其他

HPO4-2、SO4-2的重吸收与Na＋结合于同一转运体有关。氨基酸的重吸收

血浆的氨基酸能自由地通过滤过膜进入囊腔，并在近曲小管全部被吸收。氨基酸的重吸收机制与葡萄糖的相似，是继发性主动转运。蛋白质的重吸收正常生理条件下，肾小球滤液中蛋白质在近端小管完全被重吸收，所以排出的尿液中不含蛋白质。远曲小管后段和集合管的分泌：主细胞：主动重吸收Na+，分泌K+。K+是唯一既可被肾小管重吸收，又能被分泌的离子。

H+分泌：除髓袢细段外，近端小管、远端小管和集合管的上皮细胞都能分泌H+。H+分泌的机制按H+转运的方式不同分为两种，H+/Na+交换和H+泵的主动转运。氨的分泌：

近端小管与远端肾单位的上皮细胞均可生成和分泌NH3到小管液，其中60%的NH3来自谷氨酰胺。肾小管上皮细胞的线粒体有丰富的谷氨酰胺酶，对于NH3的生成具有重要作用。●大量饮水→ADH↓→集合管对水的通透性非常低→尿渗透压<血浆渗透压（比重<1.010）→低渗尿。第四节尿液的浓缩和稀释一、尿液的稀释：2.尿的稀释过程

尿的浓缩与稀释过程表现为肾小管节段对水与主要渗透物质的重吸收是分离的。近端小管对溶质与水是等渗性重吸收，所以尿的浓缩与稀释过程是在近端小管以后的各个小管节段进行的。而髓袢、远曲小管与集合管对钠盐、尿素与水的通透性与转运都具有不同的特征。

当近端小管的等渗小管液进入髓袢降支细段时，由于降支细段对水具有高度通透性，而对钠盐与尿素的通透性则很低，同时肾髓质组织间液具有高渗透性梯度，因此小管液在髓袢降支细段流动过程中，由于水被重吸收，使小管液渗透浓度升高。

髓袢升支细段对水不通透，但对盐与尿素具有通透性。当髓袢顶部小管液流动到升支细段时，由于同一水平的小管液盐浓度高于管周围组织间液，而尿素浓度低于管周围组织间液，使小管液盐扩散到管周组织间液，而管周组织间液的尿素则扩散到小管液。髓袢升支粗段对水与尿素均不通透，对盐通透性低，但有很强的主动重吸收Na与Cl的能力（管腔膜载体进行Na/K-2Cl同向转运）。因此小管液经过髓袢升支粗段后，渗透浓度可降低至150mOsm/kgH2O，低于血浆渗透浓度。

生理学将这一段称之为稀释段

远曲小管与皮质集合管对尿素不通透，在缺乏血管升压素时对水也不通透，但能主动重吸收钠盐。因此，小管液经过远曲小管与集合管后，其渗透度进一步降低到100mOsm/kgH2O。当缺乏血管升压素时，肾髓质集合管对水和尿素的通透性很低，但能主动重吸收钠盐，以致排出的尿液含有极低浓度的钠盐与尿素，其渗透浓度可降低到50mOsm/kgH2O。3.尿的浓缩过程

在肾对尿的浓缩过程中，小管液流过髓袢降支细段、升支细段和粗段的变化与尿稀释过程基本相同。尿浓缩与稀释过程的主要差异在集合管节段。在血管升压素作用下，水分不断被重吸收，小管液逐渐浓缩。最后排出少量高渗尿，可达1200mOsm/kgH2O水

髓袢升支粗段、远曲小管、皮质与外髓质集合管都对尿素不通透，因此，当血浆血管升压素升高引起集合管对水重吸收增加时，皮质与外髓质集合管小管液的尿素浓度不断升高。当小管液到达内髓质集合管时，尿素浓度到很高水平。水第五节尿生成的调节●机体对尿生成的调节是通过对滤过和重吸收、分泌的调节来实现的。●本节主要讨论肾小管和集合管重吸收和分泌的调节，包括肾内自身调节和神经、体液调节。(一)小管液溶质浓度：小管液溶质浓度↑→渗透压↑→防碍肾小管重吸收H2O→尿量↑。称为渗透性利尿（osmoticdiuresis）。如糖尿病患者的多尿现象。一、肾内自身调节(二)球—管平衡：1.定义：不论肾小球滤过率或增或减，近球小管是定比重吸收的，即近球小管的重吸收始终占肾小球滤过率的65%~70%左右（重吸收百分率为65%~70%）。2.生理意义：使尿排出的溶质和水不致于因肾小球滤过率的增减而出现大幅度波动。二、神经和体液调节（一）交感神经系统兴奋：1.收缩入球小动脉（为主）和出球小动脉→肾小球滤过率↓2.肾素分泌→血管紧张素，醛固酮↑→远曲小管和集合管对NaCl和水重吸收↑3.增加近球小管和髓袢上皮细胞重吸收NaCl和水作用：尿量↓（二）抗利尿激素（ADH）：1.合成：下丘脑视上核和室旁核神经元2.储存：经下丘脑—垂体束运到神经垂体末梢储存3.释放：视上核神经元兴奋→神经垂体释放ADH4.作用：提高远曲小管和集合管上皮细胞对水的通透性，增加水的重吸收；增加髓袢升支粗段对NaCl的主动重吸收和内髓部集合管对尿素的通透性；结果是尿量减少(抗利尿)。5.作用机制：ADH+管周膜ADH受体结合→ADH-受体复合物→激活腺苷酸环化酶→cGMP↑→管腔膜蛋白激酶激活→膜蛋白磷酸化→膜对H2O通透性↑→H2O重吸收↑→尿量↓分泌调节：（1）血浆渗透压改变：

A.大出汗、腹泻、呕吐→水丢失→血浆晶体渗透压↑→渗透压感受器兴奋→ADH分泌↑→H2O重吸收↑→尿量↓

B.大量饮清水（1000ml以上）→血浆晶体渗透压↓→ADH分泌↓→尿量↑，称为水利尿。（2）循环血量改变：

A.循环血量↑→心房和胸腔静脉容量感受器兴奋→中枢→ADH分泌↓→尿量↑（血量恢复）

B.失血→循环血