生理学：尿的生成和排出

1、尿的生成和排出,第一节 肾的功能解剖 第二节 肾脏功能的研究方法 第三节 肾小球的滤过功能 第四节 肾小管和集合管的物质转运功能 第五节 尿液的稀释和浓缩 第六节 尿生成的调节 第七节 尿的排放,Reabsorption and Secretion by the Renal Tubules,Reabsorption and Secretion by the Renal Tubules,转运： 重吸收(reabsorption): 肾小管和集合管上皮将小管液中的水分和各种溶质重新转运回血液 原尿:180L/天，终尿1.5L天，99重吸收 分泌 (secretion)： 上皮细胞将自身产生的的某些

2、物质被转运入小管液,Reabsorption and Secretion by the Renal Tubules,Reabsorption and Secretion by the Renal Tubules,Mechanisms of tubular transport 1) Passive transport Simple diffusion osmosis facilitated diffusion salvent drag（溶剂拖曳）: the solutes dissoved in the water are also carried along with the water.,M

3、echanisms of tubular transport,2) Active transport Primary active transport against an electrochemical gradient directly requires metabolic energy (i.e. hydrolysis of ATP) Examples: Na+-K+ ATPase, H+ ATPase, H+-K+ ATPase Ca+2 ATPase,Reabsorption and Secretion by the Renal Tubules,Secondary active tr

4、ansport Two or more substances interact with one specific carrier in the cell membrane and are translocated across the membrane Symport (Co-transport) Transported substances move in the same direction across the membrane Antiport (Counter-transport) Transported substances move in opposite directions

5、 across the membrane,Reapportion and Secretion by the Renal Tubules,The pathway of reabsorption 1) Paracellular transport 5-10% of water transfer Passive diffusion only Requires favorable electrochemical gradient Passive diffusion of ions and large non-polar solutes 2) Transcellular pathway 90-95% o

6、f water transfer Passive transport All active transport,（三）物质通过肾小管上皮转运的途径,顶端膜,侧膜,基底侧膜,跨细胞转运途径,细胞旁转运途径,Reabsorption and Secretion by the Renal Tubules,3) Pinocytosis Uptake by cells of particles too large to diffuse through the cell membrane Example: Reabsorption of filtered proteins in the proximal

7、tubules,Reabsorption by the Renal Tubules,(一)Na+、Cl- Reabsorption 1. 近球小管中的重吸收 70 (1) Na+和Cl-的重吸收 前半段：主动(跨细胞)机制 Na+与G、AA、HCO3同向转运 Na+-H+ 逆向转运,前半段：主动(跨细胞)机制 Na+与G、AA、HCO3同向转运 Na+-H+ 逆向转运,后半段：主动(跨细胞) 及被动(细胞旁)重吸收 Na+与Cl-同向转运， Na+-H+ HCO3逆向转运,(2)水的重吸收： 被动重吸收 渗透 跨细胞 细胞旁 水通道： 水孔蛋白(aquaporin)(AQP-1),(一)Na+

8、、Cl-和水的重吸收,2. 髓襻【包括近直小管，细段和远直小管】 升支粗段对Na+、Cl-的重吸收： Na+：2Cl-：K+同向转运模式 Na+-H+ 逆向转运 Na+、 Cl-、 K+：一半跨细胞转运 一半细胞旁转运 水的重吸收： 降支细段，渗透方式（15%） 升支，不被重吸收,氯化钠在髓襻升支粗段中重吸收的机制【髓襻升支对水是不吸收的】,2、髓襻,临床 髓襻利尿剂： 速尿、利尿酸钠抑制同向转运体NaCl重吸收受抑制利尿 Na+泵抑制剂NaCl重吸收受抑制,3、远球小管和集合管 （12%）,远球小管初段： Na+-Cl-同向转运体 噻嗪类利尿剂 【受到血管升压素，即抗利尿激素作用】,3、远球

9、小管和集合管,远曲小管后段和集合管 主细胞：重吸收：Na+（基侧膜上的钠泵） Cl-：细胞旁转运 分泌：K+（与钠的重吸收密切相关） 阿米洛利:抑制钠通道 保钾利尿剂 闰细胞：重吸收：HCO3- 分泌：H+,Distal tubule and collecting ducts CA:cabonic anhydrase amiloride Inhibits Na+ Channels,3、远球小管和集合管,远曲小管后段和集合管 主细胞：重吸收：Na+（基侧膜上的钠泵） Cl-：细胞旁转运 分泌：K+（与钠的重吸收密切相关） 阿米洛利:抑制钠通道 保钾利尿剂 【使得钾离子分泌减少】 闰细胞：重吸收：

10、HCO3- 分泌：H+,3、远球小管和集合管,水的重吸收： AQP2：管腔膜，受VP的调节 AQP3 AQP4,基底侧膜,（二） K+的重吸收和分泌,70近球小管主动重吸收 20髓袢主动重吸收 10远曲小管后段和集合管 重吸收 分泌：钠-钾-ATP酶将Na+泵出细胞，将K+ 泵入细胞细胞内K+浓度增高分泌,分泌,Potassium,Metabolic Acidosis【酸中毒要警惕钾离子的升高】 Na+ - H+ Na+ - K+ Alkalosis Na+ - H+ Na+ - K+,（三）Ca+的重吸收,70近球小管(20%跨细胞，80%溶剂拖曳) 20髓袢升支粗段 9远球小管(跨细胞)

11、1%集合管重吸收 1尿中排出,Calcium,active and transcellular Ca+2 diffuses down electrochemical gradient at luminal membrane Transported across basolateral membrane by Na+-Ca+2 antiporter and Ca+2 ATPase Regulation: parathyroid hormone【甲状旁腺素】,calcitriol【钙三醇】,Acid-base balance【肾脏很重要的一个功能：维持酸碱平衡】,Acid-base balance

12、,Acid-base balance,（四）HCO3-和H+的转运,维持酸碱平衡(acid-base balance) 1、HCO3-的重吸收与H+的分泌 （1）近球小管：80% HCO3-的重吸收 HCO3-以CO2的方式重吸收 顶端膜Na+-H+逆向转运 顶端膜质子泵(H+-ATP酶) 【胃也是通过质子泵】 Na+-HCO3-同向转运 Cl-HCO3-逆向转运,H+分泌,细胞内HCO3-在基底侧膜,主要,次要,乙酰唑胺 CA H+的分泌 Na+-H+逆向交换Na+- HCO3-重吸收 尿量【31:20】【乙酰唑胺可以抑制碳酸酐酶CA】,1、HCO3-的重吸收与H+的分泌,（1）近球小管：8

13、0% （2）髓袢：15%, 升支粗段，机制同上 （3）远球小管和集合管：5% 质子泵 H+-KATP酶 HCO3- CO2+H2O HPO42- H2PO4- NH3 NH4+,小管液中H+,（四）HCO3-和H+的转运,1、HCO3-的重吸收与H+的分泌 集合管闰细胞： 分泌：HCO3-(Cl-HCO3-逆向转运体) H+(与小管液的酸碱度有关) 酸中毒时， Na+-H+交换 Na+-K+交换 导致高血K+,Potassium,Metabolic Acidosis Na+ - H+ Na+ - K+ Alkalosis Na+ - H+ Na+ - K+,（四）HCO3-和H+的转运,2、N

14、H3的分泌与H+ 、HCO3-的转运的关系 意义： 有利于H+的继续分泌（质子泵） 有利于Na+-H+交换 促进NaHCO3重吸收,NH3【近端小管是泌氨的主要部位】【口试：肾脏的排酸保碱是怎么进行的？得分点三个：氢离子的分泌，HCO3-的重吸收，NH3的分泌。建议口试前画一张图】,glutaminase Glutamine glutamate +NH4+ glutamic dehydrogense -ketoglutarate +NH4+ (2H+, 2HCO3- ) NH4+ NH3 + H+,Acid-base balance【口试：机体如何维持酸碱平衡？除了肾脏的排酸保碱机制，还要回答

15、呼吸作用】,（五）葡萄糖和氨基酸的重吸收,1、葡萄糖的重吸收 正常情况下: 全部重吸收 吸收部位：仅限于近球小管 机制：G-Na+协同转运（钠依赖性葡萄糖转运体）,肾糖阈,当血浆G达浓度180mg/dL时，有一部分肾小管对G的吸收已达到极限，尿中开始出现G，此时的血浆G浓度称之肾糖阈 葡萄糖最大转运率 (Maximal rate of transport of fglucose) 葡萄糖吸收极限量 男性：375mg/min 女性：300mg/min,41,肾糖阈 Renal threshold for glucose【录音二 初始】,当血浆G浓度达180mg/100ml时， 尿中开始出现G时的

16、血浆G浓度称 renal glucose threshold 糖尿病：“三多一少” 【实际上临床上糖尿病患者并没有这么典型】【多尿是多饮引起的吗？葡萄糖留存在小管液，导致晶体渗透压升高，从而出现渗透性利尿】 最大转运率(Tm)：葡萄糖吸收极限量 血浆 G浓度为女性300mg/100ml， 男性375mg/100ml【这两个数字要记住】,氨基酸的重吸收【录音二 5:33】,继发性主动转运，近球小管的前段 机制同葡萄糖，但载体蛋白不同 蛋白质：肾小管上皮吞饮作用,43,几种重要物质在肾小管和集合管的重吸收及分泌概况,尿液的浓缩和稀释【不是重点但是是难点】【理解就行，不要求记得特别清楚7:56】【近

17、髓肾单位和浓缩关系更为密切】,表现为单位时间内排出的尿量和尿液的渗透浓度 尿液的渗透浓度血浆：高渗尿 尿被浓缩 = ：等渗尿 ：低渗尿 尿被稀释 表明：水和溶质可以分别进行处理 部位：髓襻 意义：维持体液平衡和渗透压恒定,Urinary Dilution and Concentration,Urine volume: 1.5L/d normal 2.5 L /d polyuria【多尿】 plasma hyperosmolality urine = plasma plasma hypoosmolality urine location：Loop of henle,46,尿液的稀释,部位： 髓襻

18、升支粗段 远曲小管和集合管 实现条件： 远曲小管和集合管对水通透性低 （VP低水平，缺乏时尿崩症）,水利尿【口试很喜欢问】【主要是影响晶体渗透压】,大量饮清水后引起尿量增多的现象称之 大量饮清水 血浆渗透压 VP 重吸收水 尿量 意义：检验肾的稀释能力【医嘱下去，护士，让病患一定时间内喝100ml水，然后检测尿】【B超前要孕妇喝水，膀胱充盈之后，可以看清子宫的状态。不过现在有阴超，不用喝水】,48,实现条件： 失水、禁水时：血浆渗透压升高 VP水平较高 小管周围组织液高渗： 肾髓质渗透梯度【渗透梯度直接决定了水的重吸收】,尿液的浓缩,Urinary concentrating mechanis

19、m,Corticomedullary concentration gradient,（一）肾髓质渗透浓度梯度的形成,结构基础：髓襻形态和功能 （特别是升支粗段） 髓襻长度浓缩能力 1、逆流和逆流倍增系统,M1 NaCl 泵入甲管 【22:16】,（一）肾髓质渗透浓度梯度的形成,1、逆流和逆流倍增系统 2、髓襻是一个逆流倍增器： 髓襻升支粗段将小管液内的NaCl主动转运 入组织间隙 髓襻降支和升支对溶质和水的通透性特点 小管液由近球小管流入，经过髓襻，再流入 远球小管,Urinary concentrating mechanism,The countercurrent exchanger in

20、the kidney Permeability properties of the tubular system 【黄色：表示可通透的。可见每一种物质的通透性都是不同的，这点记住就行（这张表不用具体记）】,54,【25:08】,（一）肾髓质渗透浓度梯度的形成,3、外髓部渗透压梯度的形成：【记住这部分，会考试】 升支粗段对NaCl主动重吸收，对水不通透 组织间液局部高渗 4、内髓部渗透压梯度的形成：【记住这部分】 尿素的再循环 NaCl的重吸收 高蛋白饮食尿素浓度尿液浓缩能力,NACL主动的重吸收,这里的渗透压很低，靠抗利尿激素调节,（一）肾髓质渗透浓度梯度的形成,5、直小血管在维持肾髓质高渗中的作用 特点：与髓襻平行，对水和溶质高度通透 机制：逆流交换 作用：使髓质的溶质不被带走，将多余的溶质和水带回循环系统维持肾髓质内高渗 血流量将溶质带走 血流量物质转运能力,浓度梯度不能维持,58,2、肾髓质渗透浓度梯度的维持,直小血管 特点： 与髓襻平行 对水和溶质 高度通透 机制： 逆流交换,Urinary concentrating mechanism,Corticomedullary concentration gradient,Urinary Dilution and Conce