尿的生成和排出.ppt

1、第八章 尿的生成和排出,概述,肾的主要功能 排出机体代谢终产物以及进入机体过剩的物质和异物。 调节水和电解质平衡，调节体液渗透压，体液量和电解质浓度，以及调节酸碱平衡等功能。,合成和释放肾素，参与动脉血压调节；合成和释放促红细胞生成素，调节骨髓红细胞生成；肾1-羟化酶可使25-羟维生素D3转化为1,25-二羟胆固化醇，骨骼发育过程相关。,生成激肽、前列腺素(PGE2，PGI2)，参与局部或全身血管活动调节。长期饥饿，肾是糖异生场所之一。,尿生成的三个基本过程： 血浆在肾小球毛细血管处滤过，形成超滤液(ultrafiltrate)。 超滤液在流经肾小管和集合管的过程中选择性重吸收(selecti

2、ve reabsorption)。 肾小管和集合管的分泌，最后形成尿液。,第一节 肾的功能解剖和肾血流量肾结构示意图,一 肾的功能解剖,(一) 肾单位的构成,每个肾约有100万个肾单位(nephron)，不可新生，是尿生成的基本功能单位，与集合管共同完成尿的生成过程。 肾小球是毛细血管网。肾小囊脏层和肾小球毛细血管共同构成滤过膜，壁层延续至肾小管。,肾小管包括近端小管、髓袢和远端小管。髓袢按其行走方向又分为降支和升支。 远端小管经连接小管与集合管相连接。集合管不属于肾单位，它与远端小管在尿液浓缩过程中起重要作用。,皮质肾单位和近髓肾单位,（二）球旁器,主要分布于皮质肾单位 球旁细胞：入(出)球

3、小动脉中特殊分化的平滑肌细胞，内含分泌颗粒，能合成、储存和释放肾素。 致密斑：远端小管起始部一小块高柱状上皮细胞形成的组织，可感受小管液中NaCL含量的变化，通过某种信息传递，调节球旁细胞对肾素的分泌和肾小球滤过率。 球外系膜细胞：具有吞噬和收缩等功能。,（三）滤过膜的构成,由毛细血管内皮细胞、基膜和肾小囊脏层足细胞的足突(foot process)构成。,内层：毛细血管内皮细胞，直径7090nm窗孔，表面带负电荷糖蛋白。小分子溶质和小分子量蛋白可通过，血细胞和负电荷蛋白不能通过。 基膜层：非细胞性结构，型胶原构成，直径28nm网孔。 外层：肾小囊上皮细胞，突起之间形成滤过裂隙膜，其主成分ne

4、phrin，防止蛋白质的漏出。有直径411nm小孔，最后一道屏障。,正常人两侧肾脏全部肾小球的总滤过面积达1.5m2左右。 被滤物质分子大小和所带电荷决定其通过滤过膜的能力。 有效半径约为3.6nm的血浆清蛋白（分子量96000）难于滤过，源于清蛋白带负电荷。,肾交感神经(T12-L2脊髓节段中间外侧柱) 腹腔神经节 去甲肾上腺素(NE) 肾动脉、肾小管和球旁细胞 调节肾血流量(RBF)、肾小球滤过率(GFR)、肾小管的重吸收和肾素释放。 一般认为肾脏无副交感神经末梢分布。,（四） 肾脏的神经支配和血管分布,肾动脉(由腹主动脉垂直分出) 叶间动脉 弓状动脉 小叶间动脉 入球小动 脉 肾小球毛细

5、血管网 出球小动脉 肾小管周围毛细血管网(直小血管) 汇入静脉,安静状态下，健康成年人每分钟两肾血流量约1200ml，相当于心输出量1/5-1/4，而肾仅占体重0.5%，肾是机体供血最丰富的器官。 不同部位供血不均，皮质多于髓质(皮质约94%、外髓部约5%、内髓1%）。,二 肾血流量的特点及其调节,肾小球毛细血管网血压较高，有利于肾小球的滤过；肾小管周围毛细血管血压较低，利于肾小管的重吸收；直小血管双向流动有利于肾髓质高渗透压维持。,(一) 肾血流量的自身调节 定义：在没有外来神经支配的情况下，肾血流量在动脉血压一定的变动范围 80160mmHg能保持恒定的现象。,肾血流量主要取决于肾血管阻力

6、，其中最重要的是入球小动脉的阻力。 当肾动脉灌注压在一定范围内降低时，肾血管阻力将相应降低；反之则反，因而肾血流量能保持相对恒定。,机制： 肌源性学说肾入球小动脉血管平滑肌紧张性变化是肾血流量自身调节的基础。,管-球反馈(tubuloglomerular feedback TGF)小管液流量变化影响肾小球滤过率和肾血流量的现象。,当肾血流量和肾小球滤过率增加时，到达远曲小管致密斑的小管液流量增加，Na+、K+、CL-的转运速率增加，致密斑将信息反馈至肾小球，使入球小动脉和出球小动脉收缩，肾血流量和肾小球滤过率将恢复正常，反之亦然。,管-球反馈与肾素-血管紧张素系统有关；腺苷，NO和前列腺素等也

7、可能参与管-球反馈的调节过程。 生理意义：使肾血流量和肾小球滤过率(GFR)保持相对恒定，防止肾排泄(如水和钠等)因血压波动而出现大幅度变化。,(二) 肾血流量的神经和体液调节,神经调节 交感神经兴奋肾血管强烈收缩肾血流量(RBF)。 体液调节 缩血管物质：肾上腺素(Adr)、 去甲肾上腺素(NE)、 血管升压素(VP )、血管紧张素(Ang)和内皮素等 舒血管物质：NO、PGI2、 PGE2和缓激肽等,生理意义：使肾血流量与全身血液循环相配合。例如伤害刺激或情绪激动,微穿刺实验证明，肾小球滤过液是血浆的超滤液（原尿）。,第二节 肾小球的滤过功能,肾小球滤过率（glomerular filtr

8、ation rate GFR）：单位时间内（每分钟）两肾生成的超滤液量，正常成人为125ml/min，总量可达180L/日。大小取决于有效滤过压和滤过系数。 滤过分数（filtration fraction FF）：肾小球滤过率与肾血浆流量的比值。,菊粉(inulin)的清除率可代表肾小球滤过率。 肾小球滤过率为125ml/min，肾血浆流量为660ml/min，则滤过分数为19%。表明当血液流经肾脏时，约有19%的血浆经滤过进入肾小囊腔，形成超滤液。,一 有效滤过压,肾小球有效滤过压=(肾小球毛细血管血压+ 囊内液胶体渗透压)(血浆胶体渗透压+肾小囊内压) 有效滤过压是滤过的动力，越靠近入球

9、小动脉端，其值越大。当有效滤过压为0时(即达滤过平衡)，滤过停止。,45mmHg,10mmHg,25mmHg,二 影响肾小球滤过的因素,(一) 有效滤过压 肾小球毛细血管血压：血容量减少、剧烈运动、强烈刺激或情绪激动等情况GFR 囊内压：结石、肿瘤等情况GFR 血浆胶体渗透压：静脉输入大量生理盐水、肝功能严重受损、毛细血管通透性增大等情况血浆蛋白浓度降低，胶体渗透压下降 GFR ,(二) 肾血浆流量 并非改变有效滤过压，而是改变滤过平衡点。 肾血浆流量(RPF)血浆胶体渗透压上升速度滤过平衡点向出球小动脉端移动GFR 剧烈运动、失血、缺氧和中毒性休克等情况GFR ,(三) 滤过系数 定义：在单

10、位有效滤过压的驱动下，单位时间内经过滤过膜的滤液量。 Kf=k(滤过膜有效通透系数)s(滤过膜面积),第三节 肾小管和集合管的物质转运功能 一 肾小管和集合管中物质转运的方式,正常人两肾生成的超滤液每天达180L，而终尿量仅1.5L左右，表明超滤液中的水分约99%被肾小管和集合管重吸收。,肾小管和集合管的物质转运功能包括重吸收和分泌。 重吸收：指肾小管上皮细胞将物质从肾小管液中转运至血液中。 分泌：肾小管上皮细胞将自身产生的物质或血液中的物质转运至小管液。,滤过的葡萄糖和氨基酸可全部被重吸收，肌酐、H+和K+等可被分泌，Na+、Ca2+和尿素等则不同程度地被重吸收。,(一) 转运方式 被动转运

11、:易化扩散、单纯扩散、渗透。溶剂拖曳（solvent drag）。 原发性主动转运：质子泵、 Na+-K+泵和钙泵。 继发性主动转运： Na+-葡萄糖、 Na+-氨基酸、K+- Na+-2Cl-同向转运；Na+-H+和Na+-K+逆向转运。,(二) 转运途径 跨细胞转运途径：溶质通过管腔膜进入小管上皮细胞内，以一定的方式跨过基底侧膜进入组织间隙液。 细胞旁转运途径：小管液中水分子、Cl-和Na+可直接通过小管上皮细胞间的紧密连接进入细胞间隙而被重吸收；K+和Ca2+（溶剂拖曳）。,二 肾小管和集合管中各种物质的 重吸收与分泌 （一）Na+、Cl-和H2O的重吸收,近端小管(重要的吸收部位) 近

12、端小管重吸收约70%Na+ 、Cl-和H2O；约2/3经跨细胞转运途径，近端小管前半段；约1/3经细胞旁转运途径，近端小管后半段。,前半段：Na+泵、 Na+-H+交换体和Na+-X同向转运体。 后半段：Na+-H+交换体和Cl-HCO3-逆向转运体，Na+主要与Cl-一起被重吸收。 近端小管对水的重吸收是通过渗透作用进行的，其物质的重吸收为等渗重吸收，小管液为等渗液。,髓袢 约20% NaCl和15%的H2O被重吸收。 降支细段：Na+不通透， H2O通透性较高，小管液渗透压；升支细段：H2O不通透，对Na+和Cl-易通透，小管液渗透压；升支粗段：NaCl在髓袢重吸收的主要部位，顶端膜有Na

13、+-K+-2Cl-同向转运体。 髓袢各段对水的通透性不同，与尿液的浓缩和稀释机制有关。,呋塞米,K+Ca2+,远端小管和集合管 重吸收约12%的NaCl、不同量的水；水的重吸收主要受血管升压素(VP)调节，而Na+主要受醛固酮调节。 始段：对H2O不通透，能主动重吸收NaCl，小管液渗透压；Na+-Cl-同向转运体将离子转入细胞内。,噻嗪类利尿剂,远曲小管后段和集合管上皮 主细胞重吸收Na+和Cl- ，分泌K+ ；闰细胞主要分泌H+。 集合管对水的重吸收取决于主细胞对水的通透性。 主细胞管腔膜侧胞质内含水孔蛋白AQP-2，其多少决定上皮对水的通透性，其插入又受血管升压素控制,氨氯吡咪,CL-,

14、e-,e-,近端小管 重吸收80%的HCO3- HCO3-的重吸收与Na+-H+交换密切相关。,(二) HCO3-的重吸收与H+的分泌,CA,Cl-,乙酰唑胺,髓袢 对HCO3-的重吸收主要发生在升支粗段，机制同近端小管 远端小管和集合管 闰细胞可主动泌H+ 将H+泵入小管液： H+-ATP酶和H+-K+-ATP酶 H+与HCO3-、HPO42-和NH3反应，分别生成H2O和CO2、 H2PO4-、 NH4+。 小管液PH降低时，H+的分泌减少，当小管液PH降至4.5时， H+的分泌停止。,（三）NH3的分泌与H+、HCO3-转运的关系,近端小管 1分子谷氨酰胺代谢，生成2个NH4+进入小管液

15、，机体获得2个HCO3-，主要发生在近端小管。,2HCO3-,NH4+通过上皮细胞顶端膜逆向转运体(Na+-NH4+转运体)进入小管液；NH3经单纯扩散进入小管腔，也可通过基底侧膜进入细胞间隙；HCO3-和Na+一起跨基底侧膜进入组织间液。,HCO3-,集合管 NH3通过扩散方式进入小管液，与分泌的H+结合形成NH4+，随尿排出体外。每排出1个NH4+就有1个HCO3-被重吸收回血液。,NH3与H+分泌密切相关。生理情况下，肾脏分泌的H+，约50%由NH3缓冲。慢性酸中毒时可刺激上皮细胞谷氨酰胺的代谢，NH4+和NH3排泄和生成HCO3-。,大约65-70%K+在近端小管，25%-30%在髓袢

16、重吸收；终末尿中的K+主要是远端小管和集合管分泌的。 远端小管后半段和集合管分泌K+主要是由主细胞完成 K+的重吸收是主动转运过程，机制未明。,（四）K+的重吸收和分泌,e-,刺激Na+-K+-ATP酶，细胞外液K+浓度升高，肾上腺皮质分泌醛固酮，小管液流量增加(利尿剂或细胞外液量增加) K+分泌 酸中毒、细胞外液K+浓度降低和小管液流量降低 K+分泌,（五）葡萄糖和氨基酸的重吸收,100%葡萄糖被重吸收，是一种继发性主动转运。 当血糖浓度达180mg/100ml时，有一部分肾小管对葡萄糖的吸收已达极限，尿中开始出现葡萄糖，此时血浆葡萄糖浓度称为肾糖阈。 当血糖浓度升至300mg/100ml时

17、，全部肾小管对葡萄糖的重吸收均以达到或超过近球小管对葡萄糖的最大转运率。 氨基酸主要在近端小管被重吸收。,（六）钙的重吸收和排泄,70%在近端小管，20%在髓袢，9%在远端小管和集合管被重吸收，少于1%被排泄。 近端小管 80%溶剂拖曳；20%跨细胞途径 髓袢升粗段被动、主动重吸收 远端小管和集合管主动重吸收,影响因素 磷浓度、甲状旁腺激素和代谢性酸中毒 Ca2+ 重吸收 细胞外液量、动脉血压和代谢性碱中毒 Ca2+ 重吸收,肌酐可滤过，也可被肾小管和集合管少量分泌和重吸收。 青霉素、酚红等可与血浆蛋白结合，不被肾小球滤过，但可在近端小管被主动分泌进入小管液。 进入体内酚红，94%随尿液排出。

18、尿中酚红的排泄量可作为判断近端小管排泄功能的粗略指标。,（七）一些代谢产物和进入体内的异物的排泄,影响肾小管和集合管重吸收与分泌的因素，归 纳在第五节，尿生成的调节(肾内自身调节)。,第四节 尿液的浓缩和稀释 概述,正常成年人终尿的排出量约1.5L/d，其渗透浓度在50-1200mOsm/(KgH2O)范围内变动。 终尿的渗透浓度高于血浆渗透浓度称为高渗尿，反之称为低渗尿。 每日尿量超过2.5L，称为多尿；24h尿量少于400ml称为少尿； 24h尿量少于100ml，称为无尿。,原因：小管液中的溶质(NaCl)被重吸收而水不易被重 吸收。 部位：主要在远端小管和集合管。 饮大量清水后，血浆晶体

19、渗透压降低，血管升压素释 放减少，引起尿量增加，尿液稀释。,一 尿液的稀释,二 尿液的浓缩,原因：小管液中水被重吸收而溶质留在小管液中。 部位：远端小管和集合管 动力：肾髓质渗透浓度梯度的建立 ，髓袢是形成肾髓质渗透梯度的重要结构。,肾髓质渗透梯度的形成,肾小管各段对水和溶质的通透性不同,髓袢、集合管排列有逆流倍增的作用,逆流倍增现象 甲管内液体向下流，乙管内液体向上流，丙管内液体向下流。M1膜能将液体中Na+由乙管泵入甲管，且对水不易通透，M2膜对水易通透。,肾髓质渗透梯度形成的过程和机制 降支细段：对H2O通透，对NaCl和尿素相对不通透。 升支细段：对H2O不通透，对NaCl通透，髓质高

20、渗；尿素扩散进入小管液。 升支粗段：对H2O不通透，对NaCl通透，外髓高渗。 髓质集合管：尿素从小管液向内髓扩散，与NaCl一起形成内髓高渗。,三 直小血管在保持肾髓质高渗中的作用,逆流交换过程使肾髓质的渗透梯度得以维持，直小血管仅将髓质中多余的溶质和水带回血液循环。,一 肾内自身调节 (一) 小管液中溶质的浓度对肾小管功能的调节 渗透性利尿：近端小管溶质浓度小管液渗透压 肾小管对水重吸收尿量、NaCl排出 临床给病人静脉注入在肾小球自由滤过但不被肾小 管重吸收的物质，如甘露醇,第五节 尿生成的调节,（二）球-管平衡 定义：不论肾小球滤过率增大或减小，近端小管对Na+和水为定比重吸收，即对其

21、重吸收率总是占肾小球滤过率的6570%。 生理意义：尿中排出的Na+和水不会随肾小球滤过率的增减而出现大幅度的变化，保持尿量和尿钠的相对稳定。 机制：与管周毛细血管血浆胶体渗透压的改变有关。,二 神经和体液调节,(一) 肾交感神经的作用 肾血管平滑肌肾上腺素能受体，肾血管收缩，肾血流量减少，GFR。 激活受体，使近球细胞释放肾素，导致血循环中血管紧张素（近端小管重吸收Na+）和醛固酮浓度(保Na+排K+)增加。,直接刺激近端小管（为主）对Na+、Cl-和水的重吸收。 血容量改变(通过心肺感受器反射)和血压改变(通过压力感受器反射)等可引起肾交感神经活动改变，从而调节肾脏功能。,(二) 血管升压

22、素(VP),也称抗利尿激素(ADH)，在下丘脑视上核和室旁核的神经元胞体内合成，沿下丘脑-垂体束的轴突运至垂体后叶储存，释放入血。,调节远曲小管和集合管上皮细胞膜上水通道，对尿量产生明显影响。缺乏ADH时，上皮对水通透性下降，水的重吸收减少，尿量明显增加。,血管升压素作用机制示意图,血管升压素释放的调节,体液渗透压(血浆晶体渗透压)： 体内缺水血浆晶体渗透压(NaCl)下丘脑渗透压感受器+(下丘脑第三脑室前腹侧部)视上核、室旁核ADH分泌肾小管和集合管对水重吸收尿量 水利尿：大量饮用清水引起尿量增多。 饮用生理盐水，排尿量与饮清水不一样。,血容量 循环血量心肺感受器-迷走传递信号视上核、室旁核

23、ADH分泌远曲和集合管对水通透性尿量 动脉血压压力感受器+视上核、室旁核ADH分泌远曲和集合管对水通透性水重吸收尿量。,其他因素 恶心、疼痛、应激刺激、ANG、尼古丁、吗啡和低血糖ADH分泌 乙醇ADH分泌,(三)肾素-血管紧张素-醛固酮系统,血管紧张素的功能 促进近端小管对Na+重吸收。 作用于脑内某些部位，可引起血管升压素和醛固酮释放。 改变肾小球滤过率：Ang浓度较低时，使出球小动脉收缩，肾血流减少，但肾小球毛细血管血压升高，肾小球滤过率变化不大；Ang浓度较高时，使入球小动脉收缩，肾小球滤过率减小。,醛固酮的功能 作用于远曲小管和集合管上皮细胞，增加K+的排泄、Na+和水的重吸收。,作

24、用机制：醛固酮+胞质受体激素-受体复合物进入细胞核生成特异性mRNA合成多种醛固酮诱导蛋白,生成管腔膜Na+通道蛋白，Na+通道，利于Na+向胞内扩散。 增加ATP生成量，为基底侧膜Na+泵提供更多生物能。 增强Na+泵活性，有利K+分泌。,肾素分泌的调节 肾内机制 肾动脉灌注压，入球小动脉牵张感受器受刺激，刺激肾素释放，反之亦然。 肾小球滤过率，到达致密斑的Na+量，激活致密斑感受器，肾素释放，反之亦然。,神经机制 肾交感兴奋时释放去甲肾上腺素近球细胞肾上腺素能受体，直接刺激肾素释放。见于急性失血等。 体液机制 儿茶酚胺、PGE2、PGI2刺激肾素的释放。 ANG、血管升压素、心房钠尿肽、内

25、皮素和NO可抑制肾素的释放。,(四) 心房钠尿肽(ANP) 生理作用：使血管平滑肌舒张和促进肾脏排钠、排水。 作用机制： 使血管平滑肌胞质中Ca2+浓度，使入球小动脉舒张，GFR。 抑制集合管对NaCl的重吸收；ANP对抗ADH的作用。 抑制肾素、醛固酮和ADH的分泌,(五) 其他激素 缓激肽舒张肾小动脉，抑制集合管对Na+和水的重吸收。 NO可对抗ANG和去甲肾上腺素缩血管 PGE2和PGI2舒张小动脉，增加肾血流量，对抗血管升压素，使尿量增加和抑制近球细胞释放肾素等。,第六节 清除率,一 清除率的定义和计算方法 定义：指两肾在1分钟内能将多少毫升血浆中的某种物质完全清除出去，这个被完全清除了这种物质的血浆毫升数，就称为该物质的清除率(C)。 计算某物质X的清除率Cx，需要测定三个数值 尿中该物质的浓度Ux，mg/100ml 每分钟尿量V，ml/min 血浆中该物质的浓度Px，mg/100ml 尿中的物质均来自血浆(滤过或分泌)，所以UxV= PxCx，亦即 Cx=,UxV,Px,二 测定清除率的意义,(一) 测定肾小