生理学 第十章 泌尿系统

1、第十章 泌尿系统的结构与功能,组成,肾 输尿管 膀胱 尿道,肾,输尿管,膀胱,泌尿系统,尿道,排出代谢废物和异物,调节体内电解质和 酸碱平衡,调节细胞外液量和渗透压,内分泌,肾素,促红细胞生成素 1,25-二羟维生素d3,排泄,一、肾,（一）肾的外形及断面结构,第一节 泌尿系统的组成和结构,肾实质,皮质,髓质,外髓,内髓,尿液的引流管道,肾的冠状切面的肉眼观,肾的冠状切面观,（二）肾的组织学构造（显微观）,肾实质,肾单位,集合管,肾的微细结构,皮质,髓质,1. 肾单位,肾单位,肾小体,肾小球,肾小囊,肾小管,近端小管,细段,远端小管,（1）肾小体的结构,肾小球,肾小囊,肾单位的微细结构,肾 小

2、 体,肾小球 （毛细血管球）,肾小囊,入球小动脉管径出球小动脉管径,肾小球压高,形成原尿,脏层足c,壁层,与近曲小管相连,包绕肾小球,2. 集合管,近曲小管,远曲小管,髓袢降支细段,近端小管,髓袢降支粗段,细段,髓袢升支细段,远端小管,髓袢升支粗段,（2）肾小管,肾的微细结构：,肾单位,肾小体,集合管、乳头管,肾小管,皮质,外髓,内髓,肾实质,重点理解,皮质,外髓,内髓,肾小球,肾小囊,近曲小管,髓袢 (loop of henle),远曲小管,集合管 (collecting duct),近髓肾单位的微细结构,3. 球旁复合体 肾素产生的主要部位,球旁细胞： 入球小a中层特殊分化的c,分泌肾素,

3、致密斑：,感受小管液中nacl含量的变化,调节肾素释放,球外系膜细胞,球旁复合体的结构模式图,（三）肾的血管,两套毛细血管,肾血液循环特点：,3）管径：入球小动脉出球小动脉 肾小球内压力高,1）血流量大（1200 ml/min血液流经肾，约占心输出量的1/4，其中90%进入皮质）、流速快。,4）动脉在肾内形成两次毛细血管,2）肾内血管走行较直，血液能很快到达血管球。,入球小动脉 肾小球毛细血管网 利于滤过作用 出球小动脉 球后毛细血管网 肾小管周围 利于重吸收功能,二、输尿管,三、膀胱,四、尿道,方式： 1. 排出机体大部分的代谢终产物和异物。 2. 调节细胞外液量与渗透压。 3. 维持电解质

4、与酸碱平衡。,第二节 尿生成的过程,意义：维持机体内环境相对稳定。,肾小球的滤过,原尿,重吸收,分泌,终尿,尿生成的基本过程,尿生成的过程,一、肾小球的滤过功能,肾小球滤过（glomerular filtration)：当血液流经肾小球毛细血管时，血液中的水和小分子溶质，透过肾小囊的囊腔形成超滤液的过程。,血浆超滤液（原尿）,（一）滤过膜的结构,滤过膜,肾小球毛细血管内皮c,非细胞性基底膜,肾小囊脏层上皮c,窗孔50-100nm,网孔（决定通透性）2-8nm,裂隙（裂隙上覆盖一层薄膜）4-14nm,（足c）,肾小囊的脏层,（二）滤过膜的分子通透性：不同的物质通过 滤过膜能力不同,（1）物质分子

5、的大小 机械屏障,r 4.2nm，不能滤过,（2）物质所带电荷,正电荷易滤过,原因：滤过膜各层中含有很多带负电荷的物质，主要为糖蛋白。,电学屏障,不同的分子有效半径和带不同电荷右旋糖酐的过滤能力 滤过能力的值为1.0：表示能自由滤过；0则表示不能滤过,（三）肾小球滤过的动力有效滤过压,有效滤过压=,滤过的动力 ,滤过的阻力,肾小球毛细血管血压-,（血浆胶体渗透压+囊内压）,有效滤过压在逐渐变小 滤过平衡(filtration equilibrium)：当有效滤过压下降到零时，达到滤过停止状态,（四）肾小球滤过率和滤过分数 评价肾小球滤过能力 的常用指标 肾小球滤过率（glomerular fi

6、ltration rate, gfr）：,单位时间内（每分钟）两肾生成的超滤液量。,滤过分数（filtration fraction, ff）,19,通透性改变,蛋白尿、血尿,面积变化,gfr,少尿、无尿,急性肾小球肾炎,管腔变窄或者阻塞,（五）影响肾小球毛细血管滤过的因素（1）滤过膜的面积和通透性,滤过膜的面积：1.5 m2,1. 肾小球毛细血管血压,肾血流量的自身调节：bp:80-180mmg,动脉血压在一定范围内波动时，肾血流保持相对恒定，肾小球毛细血管血压稳定。,bp 80 mmhg: 肾小球毛细血管血压,gfr不变,gfr,bp 40 mmhg: gfr为0，导致无尿,（2）有效滤过

7、压,3. 血浆胶体渗透压的改变 如低蛋白血症,2. 囊内压 如尿路阻塞、结石,囊内压 有效滤过压gfr,血浆胶体渗透压 有效滤过压gfr,（3）肾血浆流量 主要影响滤过平衡点的位置,肾血浆流量大 gfr 严重缺氧、休克 交感神经兴奋 肾血浆流量 gfr,二、肾小管重吸收和分泌功能,原尿量：180 l/d 终尿量：1.5 l/d 原尿与终尿的成分比较,结论,重吸收：上皮细胞将物质从肾小管液中转运至血液 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。,降低或消失,浓缩,重吸收和分泌,重吸收的百分率不同,皮质,外髓,内髓,小管液,细胞,细胞间隙,细胞,（一）物质转运方式与途径,原发

8、性：,继发性：,主动转运：逆电化学梯度,被动转运：顺电化学梯度,atp，如na+泵,na+顺电化学梯度释能,溶剂拖曳：当水分子通过渗透被重吸收时有些溶质分子可随水分子一起转运。,转运方式：,电中性转运：小管内外无电位变化,生电性转运：小管内外出现电位差,继发性主动转运,跨细胞途径：溶质小管上皮细胞组织间隙,细胞旁途径：溶质组织间隙,转运途径：,肾小球的滤过,水,原尿,na+、cl-、k+,hco3-,h2po4- 、hpo42-,葡萄糖,尿素,尿酸,肌酐,氨,肾单位的微细结构,近曲小管：重吸收的主要部位 （50-60m2),全部：glu、aa 部分：6567%（水、na+、cl-、k+等） 8

9、5%（hco3-等）,重吸收,分泌：h+,髓袢：重吸收20%水、na+、cl-、k+等,远曲小管和集合管,重吸收,12%：na+ (醛固酮) 、cl- 不同量的水（血管升压素）,分泌：不同量的k+ (醛固酮) 、h+,（二）肾小管和集合管中 各种物质的转运,na+在近曲小管（6567% na+）,是近曲小管各种溶质和水重吸收的主要动力,2/3 na+：主动重吸收，近曲小管前半段 1/3 na+：被动重吸收，近曲小管后半段,（1）na+,na+和水的吸收在近曲小管有回漏。,1. na+、cl-和水的重吸收,主动重吸收,na+-h+交换,na+泵,na+-h+交换,近曲小管前半段,na+-葡萄糖(

10、氨基酸) 同向转运体,na+-葡萄糖同向转运体,被动重吸收：,近曲小管后半段,na+顺电位差,（细胞旁途径）,动力：cl- 顺浓度梯度被重吸收时，产生小管内外的电位差,na+ 髓袢（20% na+）,髓袢降支：水通透，对nacl几乎不通透。,髓袢升支细段：对nacl通透，对水几乎不通透。 nacl 被动重吸收,髓袢升支粗段：,50% 继发性主动转运,50% 被动重吸收（细胞旁途径）,升支粗段,继发性主动转运：,na+-2cl-k+同向转运体,被动重吸收：细胞旁通路,na+在远曲小管和集合管（12% nacl）, 受醛固酮的调节,远曲小管起始段：主动重吸收 远曲小管后段和集合管：主动重吸收,远曲

11、小管起段,na+ - cl-同向转运体,主动重吸收nacl ，对h2o没有通透性,主c：重吸收na+和水，分泌k+,远曲小管后段和集合管,na+-k+交换,（2）cl-,近曲小管 （6567%）,前半段：无,后半段：被动重吸收（顺浓度差）,髓袢 （20%）,髓袢降支：无,髓袢升支细段：被动重吸收,髓袢升支粗段：继发性主动转运 na+-k+-cl-同向转运体,远曲小管和集合管（12% ）,远曲小管起始段：继发性主动转运,na+-cl-同向转运体,远曲小管后段和集合管：被动重吸收（细胞旁途径）,（3）水,顺渗透压梯度，被动重吸收,强制性吸收：与机体缺水与否无关。,转运方式,10% 扩散,85% 细

12、胞膜上的水通道,髓袢 （20%）,髓袢降支：水通道，被动重吸收,髓袢升支：无,远曲小管和集合管 （12%）,远曲小管起始段：无,远曲小管后段和集合管： 取决vp水平,近曲小管 （6567%）,有回漏,（均为被动、量大、占99%）,2. hco3-重吸收与h+的分泌,与na+-h+交换有密切关系,以co2形式，被动扩散,比cl-优先重吸收,h+,co2,hco-3,近曲小管：,重吸收hco3-，分泌h+,髓袢：,重吸收hco3-，分泌h+；转运过程与近曲小管相似,区别：分泌h+的方式不同,近曲小管：na+-h+交换体,远曲小管和集合管：h+泵（闰细胞）,升支粗段，重吸收hco3-，机制与近曲小管

13、相同,远曲小管和集合管：,闰c：分泌h+（重吸收hco3-）,h+,hpo42-,h2po4-,nh3,nh4+,尿液的酸碱度,h+的分泌意义：,排酸保碱 酸化尿液 促进nh3 / nh4+的分泌,3. nh3/nh4+的分泌,来源：1个谷氨酰胺 2分子nh4+,近曲小管（分泌）,逆向交换：na+-h+逆向转运体（ nh4+替代h+）,单纯扩散：取决于膜两侧的ph值,小管液,nh4+代替na+、k+，由na+- k+- 2cl-同向转运体,细胞膜对nh3高通透，对nh4+的通透性差，对nh3的分泌与近曲小管的单纯扩散相似。,意义：泌nh3与泌h+密切相关,促进nahco3的重吸收,排酸保碱，维

14、持体液酸碱平衡,髓袢（重吸收）：,集合管（分泌）：,4. k+的重吸收和分泌,原尿中的k+被全部重吸收， 而终尿中的k+主要为远曲小管和集合管分泌的。,近曲小管,主动重吸收：机制不清,电位：管腔内-4 mv 浓度：管腔内（4 mmol/l）； 细胞内（150 mmol/l）,髓袢升支粗段： （继发性主动重吸收）,na+k+-2cl同向转运体,远曲小管和集合管：分泌k+ na+k+交换；多吃多排，少吃少排，不吃也排,na+-k+交换 na+-h+交换,原因：动力都来源于na+泵,高k+血症 酸中毒 低k+血症 碱中毒,竞争性抑制作用,5. ca2+的重吸收,近曲小管 （6567%）,80%细胞旁

15、途径：溶液拖曳,20%跨细胞途径：被动扩散,髓袢 （20%）,髓袢细段：对ca2+不通透,髓袢升支粗段：被动转运、主动转运,远曲小管和集合管：9%，主动转运,6. 葡萄糖的重吸收,部位：仅限于近球小管（主要在近曲小管）,方式：继发性主动转运,伴随na+的继发性主动转运（协同转运）,肾糖阈（renal glucose threshold）：,尿中不出现葡萄糖的最高血糖浓度。160180mg/100ml,原因: 葡萄糖载体的数量是有限的。即部分近曲小管吸收葡萄糖的能力已达到饱和。,葡萄糖最大转运率（transport maximum）： 肾小管的重吸收达到它的最大限度,原因：所有近曲小管重吸收葡萄

16、糖的能力都达到饱和,7. 其他物质的重吸收与分泌,氨基酸、so42-、hpo42-：伴随na+的主动重吸收,蛋白质：吞饮,代谢产物以及青霉素、酚红、利尿药等：近曲小管主动分泌,三、尿液的浓缩和稀释,终尿渗透浓度 血浆渗透浓度, 浓缩尿, 稀释尿,= 等渗尿,前提: 肾髓质组织间液中存在渗透浓度梯度 调节因素：改变肾远曲小管和集合管上皮细胞对水的通透性,vp,肾髓质渗透压梯度示意图,（一）肾髓质渗透浓度梯度及其形成,1. 肾髓质渗透浓度梯度,逆流倍增系统,髓袢降支细段：对水通透，对nacl不通透渗透压 髓袢升支细段：对水不通透，对nacl通透渗透压,h2o,nacl,nacl,皮质,外髓,内髓,

17、2. 肾髓质渗透浓度梯度的形成,髓袢升支粗段,nacl、k+主动重吸收,h2o不通透,高渗,渗透浓度梯度,尿素再循环,nacl重吸收,高渗,渗透浓度梯度,髓袢降支细段和升支细段的逆流倍增作用,髓袢降支、升支细段，集合管,（1）外髓部渗透浓度梯度形成,（2）内髓部渗透浓度梯度形成,外髓,内髓,adh,皮质,外髓,内髓,（二）肾髓质渗透浓度梯度保持,功能：,（1）使髓质的溶质不易被血流带走,（2）将重吸收的水分运回循环系统,直小血管的作用：升支与降支的逆流交换作用,1) 髓袢的正常结构 （结构基础） 2) 髓袢升支粗段主动重吸收nacl （主要动力） 3) 血液尿素浓度 4) 直小血管的血流速度

18、影响其维持渗透浓度梯度的形成。,（三）影响尿液浓缩和稀释的因素 1.影响肾髓质渗透浓度梯度形成的因素,2. 血管升压素（vp）分泌的调节,（四）尿液浓缩和稀释功能的实现,调节因素：血管升压素（vp）：下丘脑视上核和室旁核产生 神经垂体释放入血 作用：调节远曲小管和集合管对水的通透性,过程:,vp分泌,远曲小管,集合管,上皮c对h2o的通透性,h2o被重吸收,尿渗透压,高渗尿,渗透浓度梯度,尿量,h2o不被重吸收,nacl主动重吸收,尿渗透压,低渗尿,机体缺水,机体多水,第三节 尿生成的调节,（一）肾血流量的自身调节（肾皮质）,动脉血压在一定范围内波动时，肾血流保持相对恒定（皮质）。,血压在一定

19、范围波动时，gfr相对恒定，肾脏的功能、水和电解质的排出能保持稳定。,一、肾内自身调节,定义：,意义：,机制：,1. 肌源学说,bp 肾血管壁平滑肌收缩 血流阻力 血流量相对恒定,2. 管-球反馈：小管液流量变化影响肾血流量和gfr的现象。,肾血流量gfr流经致密斑的小管液 肾小管对na+、k+和cl-的转运致密斑将信息反馈至肾小球 入球和出球a收缩肾血流量gfr,（二）球管平衡,指肾小管可根据肾小球滤过量对溶质和水的重吸收进行自身调节。 近曲小管对溶质和水都是按固定比例重吸收的，重吸收率始终为肾小球滤过率的65%67%。 生理意义：在于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

20、的变动。,（三） 小管液中溶质浓度,渗透性利尿(osmotic diuresis)：,例如：甘露醇 利尿 消除水肿 糖尿病 多尿,肾小管中溶质浓度增加，则小管液渗透压升高，导致水的重吸收受阻，较多的水随终尿排出。,二、神经调节 肾脏主要接受交感神经的支配,（一）肾交感神经对肾脏功能的调节作用,降低na+和水的排出,（二）肾交感神经参与的反射,心肺感受器反射 动脉压力感受器反射 渗透压感受器反射,抑制肾交感神经的活动,尿na+排出增加,（一）血管升压素（抗利尿激素，adh）,三、体液调节,垂体,下丘脑,vp分泌部位：下丘脑视上核和室旁核,神经垂体,贮存释放,远曲小管、集合管,作用部位：,增加肾小

21、管和集合管管腔膜对水的通透性,vp,v2-r,ac（+）,camp,（第二信使）,蛋白激酶(+),管腔膜上水通道,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有利于尿液的浓缩,作用：,1. 晶体渗透压改变,下丘脑合成,大量出汗,血浆晶体渗透压,感受器（+）,神经垂体释放,vp,入血,腹泻,肾远曲小管,集合管,h2o的重吸收,尿量,n,（-）,大量饮水,渗透压感受器：下丘脑视上核及其周围,vp分泌的调节,细胞外液量,2. 循环血量改变,容量感受器（+）,（血容量）,心房,大静脉,迷走n,下丘脑合成,神经垂体释放,vp,入血,肾远曲小管,集合管,h2o的重吸收,尿量,大量输等

22、渗液体，尿量会有什么变化，为什么？,（二）肾素-血管紧张素-醛固酮系统,1. 肾素的分泌调节 肾内机制：bp、循环血量入球小动脉的压力、血流量激活入球小动脉的牵张感受器肾素 入球小动脉的压力血流量gfr滤过na+激活致密斑感受器肾素 神经机制： na作用于近球小体受体肾素 体液因素：前列腺素、adr、na等直接刺激颗粒细胞 肾素,2. 血管紧张素对尿液生成的调节 刺激醛固酮的分泌，进而调节远曲小管和集合管上皮细胞的na+和k+的转运 直接刺激近曲小管对nacl的重吸收，减少nacl的排放 刺激垂体后叶释放vp，增加远曲小管和集合管对水的重吸收，减少尿量 使出球小动脉和入球小动脉的血管平滑肌收缩 低浓度 对gfr影响不大 （对出球小动脉作用大） 高浓度 gfr,分泌部位：肾上腺皮质球状带,3. 醛固酮对尿生成的调节,增加na+通道的数目，促进na+的重吸收，间接促进k+的分泌和cl-的重吸收 增加na+泵的活性，促进细胞内na+的泵出和k+的泵入，有利于na+的重吸收