尿的生成和排出生理学

关于尿的生成和排出生理学

●肾的功能解剖和肾血流量●肾小球的滤过功能●肾小管与集合管的转运功能●尿液的浓缩和稀释●尿生成的调节●清除率●尿的排放第2页,共117页，2024年2月25日，星期天概述1、尿的生成与排出由肾脏完成，包括肾小球滤过、肾小管和集合管的重吸收及分泌三过程。肾脏通过泌尿过程排泄大量代谢终产物。第3页,共117页，2024年2月25日，星期天

2、排泄：是指机体通过某些器官把体内的代谢产物、多余的水分、无机物和进入机体的异物等排出的生理过程。第4页,共117页，2024年2月25日，星期天

3、肾脏是机体最重要的排泄器官，也是维持内环境相对稳定的最重要器官之一，因为，通过泌尿，肾脏可以：第5页,共117页，2024年2月25日，星期天排出机体的大部分代谢终产物以及进入体内的异物；②调节细胞外液量和渗透压；③保留体液中的重要电解质，排出氢，维持酸碱平衡。第6页,共117页，2024年2月25日，星期天除了肾脏外，呼吸器官、皮肤以及消化道亦有排泄功能。肾脏还具有内分泌功能，可产生多种生物活性物质，如肾素、促红细胞生成素、前列腺素及羟化VitD3等，可参与血压调节、红细胞生成和骨骼发育等过程。第7页,共117页，2024年2月25日，星期天第一节肾的功能解剖和肾血流量一、肾的功能解剖（一）肾单位和集合管

第8页,共117页，2024年2月25日，星期天第9页,共117页，2024年2月25日，星期天（二）皮质肾单位和近髓肾单位

第10页,共117页，2024年2月25日，星期天（三）球旁器第11页,共117页，2024年2月25日，星期天（四）肾的神经调节

肾交感神经（胸12-腰2脊髓节段）腹腔神经节NE肾动脉（尤其是入、出球小动脉的平滑肌）肾小管和球旁细胞调节肾血流量、肾小球滤过率肾小管的重吸收和肾素释放。第12页,共117页，2024年2月25日，星期天肾的各种感受器肾神经脊髓中枢调节血压和水盐平衡。●肾至今未发现副交感神经支配。第13页,共117页，2024年2月25日，星期天（五）肾的血液供应腹主动脉肾动脉叶间动脉弓形动脉小叶间动脉入球动脉肾小球毛细血管网出球小动脉肾周毛细血管网小叶间静脉弓形静脉叶间静脉肾静脉第14页,共117页，2024年2月25日，星期天

肾小球毛细血管网血压较高，有利于肾小球的滤过。肾周毛细血管网血压较低，可促进肾小管的重吸收。第15页,共117页，2024年2月25日，星期天二、肾血流量及其调节

肾的血供非常丰富，其中94%供应肾皮质，故肾血流量常指肾皮质血流量。第16页,共117页，2024年2月25日，星期天（一）肾血流量的自身调节●肾血流量的自身调节表现为动脉血压在一定范围内变动时，肾血流量仍保持相对恒定。●自身调节的机制：＊肌源学说＊管-球反馈：指小管液流量变化影响肾血流量和肾小球滤过率的现象。第17页,共117页，2024年2月25日，星期天第18页,共117页，2024年2月25日，星期天（二）肾血流量的神经体液调节●神经调节肾交感神经肾血管收缩肾血流量●体液因素＊

Ad、NE、AVP/ADH、血管紧张素、内皮素肾血管收缩肾血流量；＊NO、PG、Ach、ANP舒张肾血管肾血流量。第19页,共117页，2024年2月25日，星期天

第二节肾小球的滤过功能●肾小球滤过是指当血液流经肾小球毛细血管时，血液中的水分和小分子溶质透过肾小球滤过膜而进入肾小囊腔形成肾小球滤液（即原尿）的过程。第20页,共117页，2024年2月25日，星期天微穿刺实验证明，肾小球滤过液就是血浆的超滤液。肾小球滤过率（GFR）：指单位时间内（每分钟）两肾生成的超滤液量。正常成人为125ml/min。第21页,共117页，2024年2月25日，星期天滤过分数：是指肾小球滤过率与肾血浆流量的比值正常值约为125/660×100%=19%;表明流经肾的约有1/5由肾小球滤出而形成原尿。

GFR=Kf×

PUFKf：滤过系数，即滤过膜的面积及其通透性的状态；PUF：有效滤过压。

第22页,共117页，2024年2月25日，星期天一：滤过的结构基础—滤过膜1、滤过膜的组成

滤过膜是指肾小球毛细血管内的血液与肾小囊中超滤液之间的隔膜。第23页,共117页，2024年2月25日，星期天三层结构：内层是毛细血管的内皮细胞。＊上面有许多直径50-100nm的窗孔，可防血细胞通过。

第24页,共117页，2024年2月25日，星期天中间层是非细胞的基膜层，是滤过膜的主要屏障。＊基膜层是由水合凝胶构成的微纤维网结构，有许多4-8nm的多角形网孔，可决定通过基膜的分子大小，大分子的蛋白质很难通过基膜。第25页,共117页，2024年2月25日，星期天③外层是肾小囊的上皮细胞。＊上皮细胞具有足突，足突间有小的裂隙，裂隙上有滤过裂隙膜，膜上有直径4-14nm的孔，是滤过的最后一道屏障。第26页,共117页，2024年2月25日，星期天2、滤过膜的通透性●是指物质通过滤过膜的能力大小。第27页,共117页，2024年2月25日，星期天第28页,共117页，2024年2月25日，星期天●影响因素1、溶质的分子大小一般来讲，有效半径小于2nm的中性物质可以自由滤过；有效半径大于4.2nm的大分子物质则不能滤过；有效半径在2.0-4.2nm之间的各种物质分子，随着有效半径的增加，它们被滤过的量逐渐降低。第29页,共117页，2024年2月25日，星期天2、溶质的带电情况滤过膜各层均含有许多带负电荷的物质（主要是糖蛋白），由于同性电荷相斥作用，可限制带负电的分子（如血浆白蛋白）的滤过，促进正电荷分子滤过。第30页,共117页，2024年2月25日，星期天3、滤过面积：●成人两肾总的滤过面积约为1.5㎡。●正常情况下，两肾全部肾小球都起滤过作用，滤过面积保持相对稳定；急性肾小球肾炎时，有效滤过面积下降，GFR降低，结果出现少尿或无尿。第31页,共117页，2024年2月25日，星期天一、滤过膜及其通透性

第32页,共117页，2024年2月25日，星期天二、滤过的动力—有效滤过压●=肾小球毛细血管血压-（血浆胶压+肾小囊内压）●微穿刺法测的大鼠肾小球有关压力值(mmHg)如下：

第33页,共117页，2024年2月25日，星期天肾小球毛细血管血压血浆胶压肾小囊内压有效滤过压入球端45251010出球端45逐渐加大10逐渐下降第34页,共117页，2024年2月25日，星期天第35页,共117页，2024年2月25日，星期天●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。第36页,共117页，2024年2月25日，星期天三、影响肾小球滤过的因素（一）、滤过膜的面积和通透性●滤过膜的面积（见前述）●滤过膜的通透性的变化可致尿液性质出现异常。如肾脏疾病时，可因滤过膜的通透性增加，使正常不能被滤过的大分子蛋白质甚至红细胞被滤出而出现蛋白尿或血尿。第37页,共117页，2024年2月25日，星期天（二）有效滤过压1、肾小球毛细血管血压（Bpcap）●BP在80-180mmHg范围内时，Bpcap相对稳定，

GFR基本不变。●BP＜80mmHg时，Bpcap下降，GFR●BP＜40-50mmHg时，GFR=0，无尿。第38页,共117页，2024年2月25日，星期天2、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第39页,共117页，2024年2月25日，星期天3、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第40页,共117页，2024年2月25日，星期天（三）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尿量第41页,共117页，2024年2月25日，星期天第42页,共117页，2024年2月25日，星期天

第三节肾小管和集合管的转运功能●肾小球滤过生成的滤过液进入肾小管后称为小管液●小管液中99%的水、100%的G及不同量的钠、尿素等被重吸收；肌酐、尿酸、钾等被分泌入小管腔。第43页,共117页，2024年2月25日，星期天●重吸收：指物质从肾小管液中转运至血液中。●分泌：上皮细胞将本身产生的物质或血液中的物质转运至肾小管腔内。●转运方式：被动转运，主动转运（原发性、继发性）第44页,共117页，2024年2月25日，星期天一、近端小管中的物质转运●近端小管重吸收67%的Na+、Cl-、K+、H2O；85%的HCO3-；100%G、AA；同时分泌H+入肾小管。●重吸收的关键动力是上皮细胞基侧膜上的Na+泵。第45页,共117页，2024年2月25日，星期天（一）Na+、Cl-和H2O的重吸收●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。第46页,共117页，2024年2月25日，星期天●水是靠渗透作用进行被动重吸收的。第47页,共117页，2024年2月25日，星期天（二）HCO3-的重吸收和H+的分泌●HCO3-的重吸收与Na+-H+交换密切相关（见下图）●肾小管重吸收HCO3-是以的形式进行，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。第48页,共117页，2024年2月25日，星期天●乙酰唑胺可抑制CA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。第49页,共117页，2024年2月25日，星期天第50页,共117页，2024年2月25日，星期天（三）K+的重吸收●小管液中67%K+被重吸收，尿中的K+主要是远曲小管和集合管分泌的。●K+的重吸收是主动转运过程，机制未明。第51页,共117页，2024年2月25日，星期天（四）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第52页,共117页，2024年2月25日，星期天＊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。第53页,共117页，2024年2月25日，星期天＊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。（五）其他物质的重吸收和分泌第54页,共117页，2024年2月25日，星期天二、髓袢中的物质转运●髓袢重吸收20%的Na+、Cl-、K+。●髓袢升支粗段以Na+：2Cl-：K+同向转运模式继发性主动重吸收NaCl。（具体过程见下图）第55页,共117页，2024年2月25日，星期天●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。●髓袢升支粗段对水的通透性很低，水重吸收量很少，造成小管液低渗，组织间液高渗，有利于尿液的浓缩和稀释（后述）。第56页,共117页，2024年2月25日，星期天第57页,共117页，2024年2月25日，星期天三、远端小管和集合管中的物质转运●可根据机体需要重吸收约12%的NaCl、不同量的水；分泌不同量的K+、H+。第58页,共117页，2024年2月25日，星期天●远端小管和集合管对水盐的转运是可调节的。水的重吸收主要受ADH，而Na+、K+的转运主要受醛固酮的调节。●远端小管初段：＊通过Na+-Cl-同向转运体，在Na+泵供能下，主动重吸收NaCl。噻嗪类药物可抑制Na+-Cl-同向转运体，导致利尿。（图8-10A）第59页,共117页，2024年2月25日，星期天＊对水的通透性很低，水重吸收量很少，但其仍重吸收NaCl，故而继续保持小管液低渗状态。●远端小管后段和集合管：＊主细胞重吸收Na+和H2O，分泌K+；闰细胞主要分泌H+。（图8-10B）第60页,共117页，2024年2月25日，星期天＊K+的分泌—与Na+的重吸收密切相关，见图8-10B其动力有：①管腔膜两侧的电位梯度；②管腔膜两侧的浓度梯度；Na+泵功能增强可K+的浓度梯度。第61页,共117页，2024年2月25日，星期天＊H+的分泌①近端小管通过

Na+-H+交换泌H+；远端小管和集合管的闰细胞通过H+泵泌H+。第62页,共117页，2024年2月25日，星期天③泌H+的生理意义：△促进HCO3-的重吸收，排酸保碱，维持体内酸碱平衡；△可调节尿液酸碱度。＊NH3的分泌—促进排H+及HCO3-的重吸收△NH3由谷氨酰胺脱氨而来△NH3可自由扩散，扩散量取决于管腔膜两侧的PH值第63页,共117页，2024年2月25日，星期天第64页,共117页，2024年2月25日，星期天

第四节尿液的浓缩和稀释概述●1、尿液的浓缩和稀释是根据尿渗透压与血浆渗透压（一般为300mOsm）相比较而确定的；第65页,共117页，2024年2月25日，星期天●2、体内缺水时，尿渗透压＞血浆渗透压，称为高渗尿表明尿被浓缩；●3、体内水过剩时，尿渗透压＜血浆渗透压，称为低渗尿，表明尿被稀释；第66页,共117页，2024年2月25日，星期天●如果不管机体缺水或水过剩，尿渗透压＝血浆渗透压，称为等渗尿，表明尿的浓缩和稀释功能减退。●正常人尿液的渗透压可变动在50-1200mOsm之间，椐此可了解肾的浓缩和稀释能力，这对维持体液平衡和渗透压恒定有重要的生理意义。第67页,共117页，2024年2月25日，星期天一、尿液的稀释●原因：小管液中的溶质被重吸收而水不易被重吸收●部位：主要在髓袢升支粗段，此外，远曲小管和集合管由于ADH而对水通透性的下降也有助于稀释。第68页,共117页，2024年2月25日，星期天二、尿液的浓缩●原因：小管液中水被重吸收而溶质仍留在小管液中。●动力：肾髓质渗透梯度的建立（见下图）●髓袢是形成肾髓质渗透梯度的重要结构。第69页,共117页，2024年2月25日，星期天第70页,共117页，2024年2月25日，星期天●肾髓质渗透梯度形成的原因：＊肾小管各段对水和溶质的通透性不同（下表）；＊髓袢、集合管的排列有逆流倍增的作用。△逆流系统△逆流倍增现象第71页,共117页，2024年2月25日，星期天第72页,共117页，2024年2月25日，星期天第73页,共117页，2024年2月25日，星期天●肾髓质渗透梯度形成的过程：＊外髓部，与髓袢升支粗段主动重吸收NaCl有关；＊内髓部，与尿素再循环及NaCl重吸收有关。第74页,共117页，2024年2月25日，星期天第75页,共117页，2024年2月25日，星期天●总结从髓质渗透梯度形成的全过程看：＊髓袢升支粗段对Na+和Cl-主动重吸收是肾髓质渗透梯度建立的主要动力（原动力）＊尿素和NaCl是建立肾髓质渗透梯度的主要溶质。第76页,共117页，2024年2月25日，星期天三、直小血管在保持肾髓质高渗中的作用●逆流交换作用第77页,共117页，2024年2月25日，星期天

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。第78页,共117页，2024年2月25日，星期天一、肾内自身调节（一）小管液中溶质浓度●小管液中溶质所形成的渗透压，是对抗肾小管重吸收水分的力量。●溶质浓度渗透压水、NaCl的重吸收利尿●渗透性利尿：通过提高小管液中溶质的浓度来达到利尿消肿目的的利尿方式。第79页,共117页，2024年2月25日，星期天（二）球-管平衡●定义：是指不论肾小球滤过率增大或减小，近端小管小管都是定比重吸收，其重吸收率始终为肾小球滤过率的65~67%左右（即重吸收百分率为65~67%）的现象。●生理意义：使尿中排出的溶质和水不致因肾小球滤过率的增减而出现大幅度的变动。第80页,共117页，2024年2月25日，星期天●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。●球-管平衡在某些情况下可能被打乱：＊渗透性利尿，重吸收百分率小于65~67%；＊充血性心力衰竭，重吸收百分率将超过65~67%，导致水肿。第81页,共117页，2024年2月25日，星期天二、神经和体液调节（一）肾交感神经的作用●肾交感神经兴奋，可致尿量减少，机制如下：第82页,共117页，2024年2月25日，星期天①入、出球小动脉收缩，肾小球毛细血管血浆流量减少，肾小球毛细血管血压下降，肾小球有效滤过压下降，肾小球滤过率降低；第83页,共117页，2024年2月25日，星期天②刺激球旁细胞释放肾素增多，导致循环血中的血管紧张素Ⅱ和醛固酮增多，使肾小管对NaCl和水的重吸收增多；③增加近端小管和髓袢上皮细胞重吸收NaCl和水。第84页,共117页，2024年2月25日，星期天（二）抗利尿激素/ADH/血管升压素/AVP●由下丘脑视上核和室旁核中的内分泌神经元释放；●作用：第85页,共117页，2024年2月25日，星期天提高远曲小管和集合管对水的通透性，增加水的重吸收，使尿液浓缩，尿量减少；②增加髓袢升枝粗段对NaCl的主动重吸收和内髓部集合管对尿素的通透性，从而增加髓质组织间液的溶质浓度，提高髓质组织间液的渗透浓度，有利于尿液浓缩。第86页,共117页，2024年2月25日，星期天

作用机制：

ADH+V2RGSACcAMPPKA增加管腔膜上的水通道增加水的通透性（详见下图）第87页,共117页，2024年2月25日，星期天第88页,共117页，2024年2月25日，星期天●调节因素：血浆晶压、循环血量和动脉血压＊大量出汗、严重呕吐或腹泻等机体失水晶体渗透压下丘脑前部室周器渗透压感受器抗利尿激素肾小管对水的重吸收尿液浓缩尿量。＊大量饮清水血浆晶压ADH肾对水的重吸收尿液稀释，尿量。水利尿（见下图）第89页,共117页，2024年2月25日，星期天＊血量扩张左心房，刺激其中的容量感受器迷走神经中枢下丘脑释放ADH利尿。＊动脉血压刺激颈动脉窦压力感受器ADH＊ANP抑制ADH分泌，而血管紧张素Ⅱ刺激其分泌。第90页,共117页，2024年2月25日，星期天水利尿第91页,共117页，2024年2月25日，星期天（三）肾素-血管紧张素-醛固酮系统●血管紧张素原肾素血管紧张素Ⅰ（十肽）血管紧张素转换酶血管紧张素Ⅱ（八肽）醛固酮第92页,共117页，2024年2月25日，星期天BP，循环血量入球小动脉的压力，血流量小动脉壁上牵张感受器所受刺激肾素释放；②入球小动脉的压力，血流量GFR滤过的Na+量到达致密斑的Na+量激活致密斑感受器肾素释放；③循环血量肾交感神经兴奋肾素释放第93页,共117页，2024年2月25日，星期天④Ad、NE刺激球旁细胞肾素释放。●血管紧张素Ⅱ对尿生成的调节①刺激醛固酮的合成与分泌，从而调节远曲小管和集合管上皮细胞对Na+和K+的转运；②直接刺激近端小管对NaCl的重吸收，使尿中排出

NaCl减少；第94页,共117页，2024年2月25日，星期天③使垂体后叶释放ADH增加，从而增加远曲小管和集合管对水的重吸收，使尿量减少。●醛固酮对尿生成的调节＊由肾上腺皮质球状带分泌，有保Na+排K+作用；第95页,共117页，2024年2月25日，星期天＊作用机制：醛固酮+胞浆受体激素-受体复合物进入细胞核调节特异性mRNA转录合成多种醛固酮诱导蛋白，其有可能：第96页,共117页，2024年2月25日，星期天①是管腔膜的Na+通道蛋白，从而增加管腔膜的Na+通道数量；②增加线粒体中ATP的生成a，为上皮细胞活动（如Na+泵）提供更多的能量；③增强基侧膜的Na+泵活性，促进胞内的Na+泵回血液和K+进入细胞，提高细胞内K+浓度，有利K+分泌；

第97页,共117页，2024年2月25日，星期天

由于Na+重吸收增加，造成小管腔内的负电位，有利于K+的分泌和Cl-的重吸收。＊作用结果：远曲小管和集合管在对Na+重吸收增加的同时，对Cl-和水的重吸收也增加，故细胞外液量增多，K+

的分泌量增加。第98页,共117页，2024年2月25日，星期天＊醛固酮分泌的调节①血管紧张素②血K+、血Na+浓度：血K+浓度、血Na+浓度醛固酮；反之，减少。第99页,共117页，2024年2月25日，星期天第100页,共117页，2024年2月25日，星期天（四）心房钠尿肽（ANP）●作用结果：明显促进NaCl和水的排出;●作用机制，可能包括：①抑制集合管对NaCl的重吸收；第101页,共117页，2024年2月25日，星期天②使出、入球小动脉（尤其是后者）舒张，增加肾血浆流量和肾小球滤过率；③抑制肾素的分泌；④抑制醛固酮的分泌；⑤抑制抗利尿激素的分泌。第102页,共117页，2024年2月25日，星期天

第六节清除率一、清除率的概念和计算方法●概念：清除率是指两肾在单位时间内（一般用每分钟）能将多少毫升血浆中所含的某一物质完全清除，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清除率(C)。第103页,共117页，2024年2月25日，星期天●计算方法:

U×VU—尿中物质浓度mg/100mlC=;V—每分钟尿量ml/minPP—血浆物质浓度mg/100ml

第104页,共117页，2024年2月25日，星期天●生理意义：反映肾对不同物质的清除能力和排泄功能，是一个较好的肾功能测定方法。二、测定清除率的意义（一）测定肾小球滤过率第105页,共117页，2024年2月25日，星期天1、菊粉清除率●肾每分钟排出某物质的量（U×V）应为肾小球滤过量（F）与肾小管、集合管的重吸收量（R）和分泌量（E）的代数和。即：U×V=F×P-R+EP—血浆或超滤液物质浓度第106页,共117页，20