尿的生成与排出课件.ppt

1、尿常规是医院中三大常规检验项目之一，是反映身体健康状况的基本指标之一。,Chapter 8: Formation and Excretion of Urine,主讲: 杜晶 济宁医学院生理学教研室, 排 泄 器 官 排 泄 物 肾 脏 水、尿素、肌酐、盐类、 药物、毒物、色素等 肺 脏 co2、水、挥发性药物等 皮肤及汗腺 水、盐类、少量尿素等 消 化 道 无机盐，胆色素,毒物等 唾 液 腺 重金属、狂犬病毒等 ,肾脏机体最大、最重要的排泄器官 排泄的种类多、数量大,EPO-红细胞生成； 肾素-血压调节； 转化VD3-钙的吸收； 前列腺素-调节血管活动。,肾脏的功能,排泄功能:,尿的生成和排出

2、,内分泌功能：,糖异生场所之一（长期饥饿）,尿生成的三个基本过程:,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,肾的功能解剖和肾血流量 肾小球滤过功能 肾小管和集合管的物质转运功能 尿液的浓缩和稀释 尿生成的调节 清除率 尿的排放,Formation and Excretion of Urine,第一节 肾的功能解剖和肾血流量,(一) 肾单位（nephron)和集合管(collecting duct),一、肾的功能解剖,近端小管 髓袢细段 远端小管,肾小体 肾小管,肾单位肾的基本功能单位,集合管不属于肾单位，但在尿生成中起重要作用,皮质肾单位和近髓肾单位的比较,皮质肾单位,近髓

3、肾单位,占肾单位总数,多，85%-90%,少，10%-15%,肾小球体积,小,大,血管口径,入球小A出球小A,入球小A=出球小A,出球小A分支,管周毛细血管网,管周毛细血管网、 U形直小血管,髓 袢,短，只达外髓层,长，达内髓甚至乳头部,球旁器,几乎无,分 布,外、中皮质层,内皮质层,有，肾素含量多,功能特点,滤过和重吸收,尿的浓缩和稀释,(二) 球旁器 (juxtaglomerular apparatus),球外系膜细胞: 入球和出球小动脉之间。有吞噬收缩功能。,球旁细胞（近球细胞）：入、出球小动脉中的肌上皮样细胞，含分泌颗粒合成储存释放肾素（调节血流、血压）。,致密斑：远曲小管起始部高柱状

4、上皮细胞, 感受小管内NaCl含量变化, 将信息传给球旁细胞, 调节肾素释放。,球旁器的特殊结构是管-球反馈的结构基础,肾脏的神经支配和血管分布,肾的交感神经： T12L2神经节换元 节后纤维（NE）,肾脏无副交感分布,Dopamine舒血管,神经支配,肾脏的血管分布,肾动脉叶间动脉弓状动脉小叶间动脉 出球小动脉肾小球毛细血管网入球小动脉 肾小管周围毛细血管网/直小血管静脉,肾脏的血管分布,特点: 两套毛细血管网 肾小球毛细血管网:血压高-滤过 管周毛细血管网:血压低、胶渗高-重吸收,（腹主分出）,二、肾血流量的特点及其调节,血供丰富： 1200ml/分钟 分布不均: 94%在皮质，5%-6%

5、在外髓，1%在内髓。 两套毛细血管网： 肾小球毛细血管网血压高,利于肾小球滤过; 管周毛细血管网血压较低,胶渗较高，利于肾小管重吸收。,肾血流量特点：,（一）自身调节,机制： myogenic mechanism 肌源性学说 A压入球小A管壁平滑肌牵张刺激紧张性 入球小A收缩阻力肾血流量保持稳定； A压时入球小A舒张阻力,肾动脉灌注压在一定范围内变动时（80-180mmHg)，肾血流量保持相对恒定,意义：使肾血流、GFR相对恒定，保证肾排泄不受 血压波动影响。（一定范围内）,肾血流量的调节,80,180,2. 管-球反馈（tubuloglomerular feedbackTCF） ： 小管液流

6、量变化影响肾血流量和肾小球滤过率的现象。,结构基础：球旁器内致密斑感受器 前列腺素、腺苷和儿茶酚胺等也参与,RBF和GFR 小管液流量NaCl 转运速率 小管液中NaCl 致密斑球旁细胞肾素 入、出球小动脉收缩RBF和GFR恢复,(二)肾血流量的神经和体液调节,交感神经（+） 肾血管 肾组织内 去甲肾上腺素 收 舒 肾上腺素 缩 张 前列腺素 血管升压素 NO 血管紧张素 肾血流量 减少 增加,意义：使肾血流量与全身血液循环相匹配。 紧急状态下体内血液重新分布， 保证心、脑重要脏器血液供应（移缓救急）。,一般情况下：自身调节 紧急情况下：交感神经和体液调节，以保证重要脏器的血液供应。时间过长则

7、会导致肾功能障碍，甚至肾功能衰竭。,肾血流量的调节,第二节 肾小球的滤过功能,肾小球滤过： 血液流经肾小球毛细血管时，血浆中水和小分子溶质 在有效滤过压驱动下滤入肾小囊腔内形成超滤液的过程,用微穿刺实验证明,肾小球的滤过液就是血浆的超滤液 .,成分 血浆(g%) 滤液(g%) 水 90 98 Pr 8 0.03 GS 0.1 0.1 Na+ 0.33 0.33 K+ 0.02 0.02 Cl- 0.37 0.37 H2PO4- HPO42 - 0.004 0.004 尿素 0.03 0.03 尿酸 0.004 0.004 肌酐 0.001 0.001 氮 0.0001 0.0001,原尿 =

8、血浆的超滤液,滤过膜的构成,内层: 毛细血管内皮细胞 70 -90 nm小孔；负电荷， 阻止血细胞、蛋白质滤过.,中间层: 非细胞性基膜 水合凝胶纤维网（型胶原）, 2-8nm多角形网孔；负电荷， 阻止血浆蛋白滤过,外层: 肾小囊上皮细胞 相互交错的足突, 滤过 裂隙膜上有 4 -11nm小孔， 滤过的最后一道屏障. Nephrin防止蛋白漏出,各层均带负电荷（糖蛋白）,滤过膜：1.5m2,滤过膜及其通透性 滤过膜 毛细血管内皮细胞 阻止血细胞 组成 基 膜 主要的机械屏障 肾小囊上皮细胞 最后一道屏障 通透性 机械屏障 有效半径4.2nm不能滤过 电荷屏障 带负电荷物质难以滤过 滤液（原尿）

9、成分：血浆超滤液,血浆内不同物质通过滤过膜的能力取决于物质的分子大小和所带电荷。,A.机械屏障：被滤过物质的分子大小 B.电荷屏障：被滤过物质所带电荷,filtration barrier,决定滤过的因素,有效半径 2.0 nm 的物质完全滤过 有效半径 4.2 nm 的物质完全不滤过.,带负电荷的物质难以通过,1. 被滤过物质的分子大小,2. 被滤过物质的所带的电荷,病理情况：滤过膜的面积和通透性可发生改变,病理时：少尿(400ml/天) 或无尿(100ml/天); 尿液性质改变-血尿、蛋白尿,肾小球滤过功能的评价： （一）肾小球滤过率（ GFR ）：单位时间内两 肾生成的超滤液量。125m

10、l/min 肾小球滤过率 125ml (二）滤过分数= = = 19% 肾血浆流量 660ml,滤过的动力-有效滤过压(EFP),有效滤过压=（毛细血管血压+囊内胶渗压）-（血浆胶渗压+囊内压）,有效滤过压=毛细血管血压-（血浆胶体渗透压+囊内压）,越近入球小A，EFP越大。 由入球到出球血浆胶渗渐升，EFP逐降。 EFP=0时，达滤过平衡，滤过停止。,EFP降为0之前的一段毛细血管才有滤过作用；有滤过作用毛细血管长度取决于EFP下降速率。,有效滤过压 肾血浆流量 滤过系数,动力 滤过平衡的血管长度 滤过膜,肾小球滤过受哪些因素影响？,影响肾小球滤过的因素,（一） 肾小球 Cap.血压,（三）

11、 血浆胶体 渗透压,（二） 囊内压),有效 滤过压, GFR 尿量,=,(,+,如：大失血交感N+、NE Cap.收缩,肾血流,如：快速大量输液、血浆Pr,如：结石、肿瘤致尿路梗阻,A,毛细血管长度,囊内压,胶体渗透压,毛细血管血压,有效滤过压,入球端,出球端,mmHg,(四)肾血浆流量,-改变滤过平衡点,（五）滤过系数,Kf =滤过膜的有效通透系数滤过膜面积,面积,通透性,机械屏障作用 血尿,电荷屏障作用 蛋白尿,滤过面积=1.5m2 滤过面积GFR尿量,急性肾小球肾炎时 出现蛋白尿、血尿、少（无）尿,Why?,急性肾小球肾炎时, 出现蛋白尿、血尿、少（无）尿,一般情况下：自身调节 紧急情况

12、下：交感神经和体液调节,肾小球滤过率的调节,See you next time!,第三节 肾小管和集合管的物质转运,重吸收（reabsorption）:小管液血液,分泌(secretion):小管上皮或血液小管液,一、肾小管和集合管中物质转运方式,重吸收,分泌,转运功能：,转运方式：,被动转运,扩散,渗透,易化扩散,Solvent drag,主动转运,原发性,继发性,入胞,Two pathways of the reabsorption:,Lumen,Plasma,Cells,Transcellular Pathway Paracellular transport,Solvent drag,管

13、腔膜,基底侧膜,二、肾小管和集合管中各种物质的重吸收与分泌,近端小管重吸收主要部位,全部Gs、AA 80%-90%的HCO3- 65%-70%的水 Na+、K+、Cl-,髓袢细段、远端小管、集合管,量少；水盐酸碱平衡调节,（一）Na+、Cl-和水的重吸收,1.近端小管:70%的Na+、Cl-和水;,前半段(2/3跨细胞): Na+泵作用, 胞内Na+; Na+-H+交换、 Na+葡萄糖、Na+氨基酸同向转运体,葡萄糖、AA易化扩散入血; 水渗透方式重吸收； Cl-不被吸收小管液高Cl。,量大、部位广,近端小管后半段(1/3;细胞旁):,前半段Cl-不被重吸收Cl-; Cl-顺浓度差 Na+顺电

14、位差,ClHCO3-逆向转运体， Na+ - H+交换 HCO3-以CO2方式重吸收,细胞旁路,HCO3-,K+,正电位,跨细胞,近端小管对水的重吸收:,溶质重吸收小管液渗透压降低,近端小管-等渗性重吸收（小管液等渗）,2.髓袢:NaCl20%,水15%,降支细段：Na不易通透， 水通透性高 -渗透压渐升,升支细段：水不通透， Na和Cl易通透 -渗透压渐降,髓袢升支粗段：水不通透， 小管液低渗，管外高渗， 利于尿液的浓缩和稀释。,髓袢升支粗段:Na+：2Cl-：K+同向转运体,速尿、利尿酸作用机制： 抑制Na+：2Cl-：K+同向转运体NaCl重吸收受抑干扰尿的浓缩机制利尿。,正电位,正离子

15、,3.远端小管和集合管:,12%的NaCl、不同量的水。,调节性重吸收： 据水盐平衡进行调节 Na 醛固酮；水 - ADH,远曲小管始段： Na+-Cl-同向转运体，主动重吸收NaCl。 水不通透， 小管液继续低渗,噻嗪类利尿剂：抑制Na+-Cl-同向转运体，导致利尿。,远曲小管后段和集合管：,主细胞：Na泵提供动力，Na+经Na通道重吸收。 小管液呈负电，成为Cl-重吸收、K+分泌的动力。,闰细胞：H+的分泌,阿米洛利利尿：抑制顶端膜Na通道。,负电位,Cl-,集合管对水的重吸收： 取决于通透性，受ADH调节。,aquaporin,顶端膜AQP2数量决定对水的通透性，受ADH调节。,（二）H

16、CO3-的重吸收和H+的分泌,近端小管：80%的HCO3- 与Na+-H+交换有关。 以CO2的形式，CA作用,肾脏通过重吸收HCO3-和泌H+、泌NH3维持酸碱平衡。,分泌1H+，可重吸收1HCO3-和1Na+,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。,2. 髓袢：HCO3-重吸收在升支粗段,3. 远端小管和集合管：闰细胞主动泌H+,泌H+量与小管液酸碱度有关，PH4.5，停止。,上皮细胞内PH， CA活性，利于 排H+保碱。,质子泵：H-ATP、H-K-ATP,泵入小管液H+浓度被以下途径所降低： H+

17、+ HCO3- CO2 + H2O H+ + HPO42- HPO4- H+ + NH3 NH4+,（三）NH3的分泌与H+、HCO3的转运关系,近端、髓袢、远端： Na+-NH4+交换、NH3单纯扩散； 集合管： NH3扩散入小管液与H+生成NH4+，铵盐随尿排出。 Na+与H+交换后和HCO3-转运回血。,肾小管和集合管泌NH3既可促排H+，又能促HCO3-重吸收。,远端小管、集合管能重吸收，也能分泌K+，并受多种因素调节。 决定尿K+排出的最重要因素- K+的分泌量（主细胞） 。,（四） K+的重吸收和分泌,近端小管主动重吸收；,负电位,刺激钾分泌：细胞外液钾浓度； 醛固酮分泌； 肾小管

18、液流速。 抑制钾分泌：H+升高（酸中毒）； 细胞外液钾浓度； 肾小管液流速。,细胞外液钾浓度升高促泌k+：,刺激钠泵； 提高k+通透性； 刺激醛固酮分泌,（五） 钙的重吸收和排泄,70%在近端小管重吸收，与Na+平行；,Ca2+的重吸收和排泄受PTH的调节。,100%葡萄糖被重吸收，仅限近端小管 继发性主动转运：Na-葡萄糖同向转运 近端小管对葡萄糖的重吸收有一定限度,（六） 葡萄糖和氨基酸的重吸收,氨基酸重吸收主要在近端小管，机制类似葡萄糖,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

19、萄糖滤过量。 成年男性为375mg/min；女性300mg/min。,糖尿病人为何尿中出现葡萄糖？,第四节 尿液的浓缩和稀释,尿量和尿的渗透压因体内水的缺乏或过剩而发生大幅度变化。,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；,缺水时，尿渗透压血浆渗透压，为高渗尿-尿被浓缩；,水过剩，尿渗透压血浆渗透压，为低渗尿-尿被稀释；,正常人尿液渗透压变动在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。,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。,尿的浓缩和稀释在近

20、端小管以后进行,髓袢升支粗段： NaCl被重吸收，而对水不通透， 小管液低渗，管外高渗， 利于尿液的浓缩和稀释。,从外髓到内髓，组织液渗透压逐渐升高，形成肾髓质渗透压梯度。,缺水时，ADH水通透性浓缩尿。 水过多时，ADH水通透稀释尿。,低渗小管液流经远端小管和集合管时，水被“抽吸” 管外入血,水吸收量,一、尿液的稀释,髓袢升支粗段主动重吸收 NaCl,而对水不通透 小管液低渗,ADH或受体缺乏尿崩症（20L/天的低渗尿）,水过剩血晶渗压 ADH水通透性 水重吸收,低渗尿,NaCl继续被重吸收,髓袢升支粗段主动重吸收 NaCl,而对水不通透 小管液低渗,二、尿液的浓缩,动力：肾髓质渗透梯度（必

21、备条件）,缺水血晶渗压 ADH水通透性 水重吸收,溶质仍留在小管液,高渗尿,1.结构基础 （1）近髓肾单位髓袢呈“U”形结构，构成逆流系统； （2）肾小管、集合管各段对溶质和水有不同的通透性，可产生逆流倍增现象。,肾髓质渗透梯度的形成,2.外髓部高渗区的形成 外髓部髓袢升支粗段重吸收Na+和Cl而对水不通透，小管液向皮质方向流动时，管内NaCl浓度逐渐降低；周围组织液则变为高渗，越靠近内髓部渗透浓度越高。,3.内髓部渗透梯度的形成 与尿素的再循环和NaCl的重吸收有关：,降支细段对水易通透，而对NaCl不易通透，随着水被重吸收，管内NaCl浓度逐渐升高，至折返处渗透浓度达峰值；,小管液折返流入

22、对NaCl易通透的升支细段时，NaCl便扩散至内髓部组织间液，小管液流入远端小管时变为低渗，而髓质中则形成高渗；,内髓集合管对尿素易通透，小管液中高浓度的尿素向内髓组织液扩散，使该处尿素浓度升高，从而进一步提高该处渗透浓度。部分尿素可经髓袢升支细段进入小管液，形成尿素的再循环。,远曲小管和皮质、外髓部的集合管对尿素不易通透，在ADH作用下，小管液中水被外髓高渗区所吸出，使管内尿素浓度逐渐升高；,1.直小血管：“U”形结构，平行髓袢；管壁对水和溶质有高度通透性。 2.直小血管的作用：升支离开外髓时，带走多余的溶质和水（主要是水），使髓质高渗梯度得以保持。,三、直小血管在维持肾髓质高渗中的作用,尿

23、液的浓缩和稀释,See you next time!,第五节 尿生成的调节,神经调节 体液调节 自身调节,一、肾内自身调节,（一）小管液中溶质浓度,例如：糖尿病的多尿 甘露醇利尿,定义：不论肾小球滤过率增大或减小，近端小管都是定比重吸收，其重吸收率始终为肾小球滤过率的65-70%左右（即重吸收百分率为65-70%）的现象。,(二) 球管平衡,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。,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 65-70%； 充血性心力衰竭，重吸收百分率将超过65

24、-70%，导致水肿。,（一）肾交感神经的作用 肾交感神经兴奋尿量：,二、神经和体液调节,入、出球小A收缩（）肾血浆流量肾小球毛细血管血压有效滤过压GFR,球旁细胞释放肾素（）血管紧张素和醛固酮NaCl、水重吸收,近端小管和髓袢NaCl、水重吸收,合成部位： 下丘脑视上核和室旁核,（二）抗利尿激素（ADH）/血管升压素(VP),ADH的作用：,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； 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，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。,ADH作用机制： ADH+V2R G

25、S AC cAMP PKA 管腔膜水通道 水通透性,ADH,ADH作用机制：,血浆晶压、血容量、动脉血压,ADH的分泌和释放的调节,动脉血压,容量感受器,压力感受器,大量出汗、严重呕吐或腹泻 机体失水 晶体渗透压下丘脑渗透压感受器 ADH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,1. 体液渗透压,血容量 心肺感受器刺激 迷走传入 对释放ADH的抑制ADH尿量,动脉血压 压力感受器传入冲动 对释放ADH的抑制 ADH 尿量,2. 血容量,组成成分：,（三）肾素-血管紧张素-醛固酮系统, 刺激醛固酮的合成与分泌，从而调节远曲小管和集合

26、管上皮细胞对Na+和K+的转运； 刺激近端小管对NaCl的重吸收，使尿中排出 NaCl减少；减小GFR（高浓度）； 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。,Ang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；,醛固酮对尿生成的调节:, 是管腔膜的Na+通道蛋白，从而增加管腔膜的Na+通道数量； 线粒体中合成ATP的酶，为上皮细胞活动（如Na+泵）提供更多的能量； 基侧膜的Na+泵，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；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。,醛固酮诱导

27、蛋白可能是：,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， K+ 的分泌量增加。,醛固酮作用结果：,负电位,Cl-,肾素分泌的调节:,BP ，循环血量 肾动脉灌注压 ，肾血流量 小动脉壁牵张感受器受刺激 肾素释放； GFRNa+的滤过 到达致密斑的Na+ 激活致密斑感受器 肾素释放； 循环血量 肾交感神经兴奋 NE 球旁细胞 受体 肾素释放；, 激素 刺激球旁细胞 肾素释放 或,肾内,神经,体液,血K+ /血Na+,循环血量 aBP,球旁细胞,肾素,肝脏,血管紧张素原,血管紧张素I,转换酶,血管紧张素II,氨基肽酶,血管紧张素III,肾上腺皮质球状带,醛固酮,保Na

28、+、水、排K+,血容量,血管收缩,心输出量,血压,肾上腺髓质,肾上腺素,入球小动脉牵张感受器 致密斑感受器 交感神经,肾素血管紧张素醛固酮系统的生成和作用,作用结果：明显促进NaCl和水的排出;,（四）心房钠尿肽（ANP）,第六节 清除率,清除率（clearance, C）： 1分钟内，两肾能够将多少ml血浆中所含的某物质完全清除，此血浆毫升数称为该物质的清除率。,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。,（一）测定肾小球滤过率：,二、测定清除率的意义,只滤过，不被重吸收和分泌的物质,滤液中的量 = 尿中排出量,（二）测定肾血流量,RPF P,血浆中的量=尿中排出量,

29、血浆流经肾后，静脉血中该物质浓度为0（全部被清除）,（三）推测肾小管的功能,不被肾小管重吸收和分泌,肾小管可部分重吸收，或重吸收量分泌量,肾小管能分泌，或分泌量重吸收量,肾小管全部重吸收,无分泌,第七节 尿的排放,尿的生成是连续的， 但排尿是间歇的。,尿量（观察肾功能最方便、直接的指标） 正常 1000-2000ml/24h 多尿 持续 2500ml/24h 少尿 400ml/24h 无尿 100ml/24h,正常 病理 无红细胞 血尿（感染、机械损伤、肿瘤） 无白细胞 脓尿（感染） 无蛋白 蛋白尿（肾炎、肾病综合征、 出血热等） 无细菌 脓尿（感染） 无糖 尿糖（糖尿病）,尿的理化性质,一、膀胱与尿道的神经支配,1.感受器：膀胱壁、尿道牵张感受器,反 射 弧,2.传入、传出神经：(1