《尿的生成和排出》

1、第八章 尿的生成与排出 (urine formation and excretion) 泌尿与生殖教研室 林桂淼 ,概 述 排泄(excretion)：机体将代谢的终产物、过剩的物质和进入体内的异物经血液循环由排泄器官排出体外的过程,肾脏是机体主要的排泄器官之一,尿生成和排放的生理意义,1. 电解质平衡 2. 酸碱平衡 3. 水平衡 4. 排除进入体内的异物、药物,达到四个平衡,肾脏-排泄物：水、尿素、肌酐、肌酸、盐类、药物、毒物、色素等,肾小球滤过(filtration) 肾小管和集合管重吸收(reabsorption) 肾小管和集合管分泌(secretion,尿生成的过程,一、肾的功能解剖

2、,第一节 肾的功能解剖和肾血流量,一)肾单位(nephron)构成,集合管(collecting duct)：不属于肾单位,肾单位：尿液生成的基本功能单位,1.肾单位的结构,根据分布的位置： 皮质肾单位：外皮质和中皮质 近髓肾单位：内皮质,2.肾单位分类：二种肾单位,不同肾单位的比较,二）球旁器：三种细胞组成，皮质肾单位,三、滤过膜 肾小球毛细血管内的血浆经滤过进入肾小囊，其间的结构称为滤过膜,毛细血管内皮细胞层 基膜层 肾小囊脏层足细胞的足突,1. 滤过膜的构成,Cap内皮细胞层： 窗孔70-90nm 基膜层： 网孔2-8nm 肾小囊足细胞层：裂孔4-11nm,4.2nm不能滤过,大小 选择

3、性,2.通透性,Question,白蛋白有效半径为3.6nm，血浆中有大量的白蛋白，为什么滤过的白蛋白却很少呢,电荷选择性 Cap内皮细胞层： 唾液酸蛋白 基膜层： 硫酸肝素蛋白聚糖 肾小囊足细胞层： nephrin,在有效半径相同的条件下，正电荷 中性负电荷,正常情况下，不出现血尿、蛋白尿等现象,急、慢性肾小球肾炎，肾病综合征,四) 肾脏的神经支配和血管分布,肾交感神经 来源:胸12 - 腰2 支配范围: 肾动脉、肾小管、 球旁细胞,副交感神经 至今未发现有支配,肾的血管分布,腹主A 肾A 叶间A弓状A 小叶间A 入球小A 肾小球毛细血管网出球小A 肾小管周围毛细血管网(直小血管）小叶间V

4、弓状V 叶间V肾V,肾血流量的特点 概念：安静状态下，每分钟两肾的血流量 1200ml/min 肾的血液循环特点 血流量大，分布不匀 流量心输出量1/41/5，是体内血循环最丰富的器官。 皮质94%；外髓5-6%；内髓1,2）两套相互串联的毛细血管网，压力高低不同： 肾小球毛细血管网压力高利于滤过； 肾小管毛细血管网压力低利于重吸收,一) 肾血流量的自身调节(autoregulation,定义：在没有外来神经支配的情况下，肾动脉血压在一定范围内(80-180mmHg)变动时,肾血流保持相对恒定的现象。 意义：正常安静条件下，通过自身调节使RBF, GFR相对稳定，泌尿活动正常进行,肾血流的调节

5、,二）肾血流量神经-体液调节,1.神经调节,肾交感神经兴奋,NE,受体,肾血管强烈收缩,肾血流量减少,2.体液调节,肾血管收缩,肾上腺素，去甲肾上腺素 血管升压素；内皮素 血管紧张素II；腺苷,肾血管舒张,肾血流量减少,前列环素（PGI2） 前列腺素（PGE2） 缓激肽和NO,肾血流量增加,肾血流量调节意义 通常情况下，在一般的血压变动范围内，肾主要靠自身调节来保持血流量的相对稳定，维持正常的泌尿功能。 紧急情况下，全身血液重新分配，通过交感神经及交感肾上腺素等的作用来减少肾血流量，使血液分布到心脑等重要器官,第二节 肾小球的滤过功能,滤过：指血液流过肾小球时,血浆中水和小分子溶质及少量小分子

6、蛋白质通过滤过膜进入肾小囊形成原尿的过程,肾小球滤过功能的度量指标,1.肾小球滤过率（glomerular filtration rate,GFR) 单位时间内两肾生成的超滤液量。 GFR两肾生成的原尿量 ml/min 125ml/min = 180L/d,2.滤过分数(filtration fraction GFF) 概念：GFR与每分钟肾血浆流量的百分比。 GFF GFR肾血浆流量100 125660 100 19,一、滤过的动力-有效滤过压 是指促进超滤的动力和阻碍超滤的阻力的差值,有效滤过压=(肾小球毛细血管压+囊内液体胶体渗透压=0) -（血浆胶体渗透压+囊内压） =肾小球毛细血管压

7、 -（血浆胶体渗透压+囊内压,入球端 有效滤过压 =45 (25+10) =10(mmHg） 0有滤液生成,出球端 有效滤过压 =45 (35+10) = 0(mmHg) 0无滤液生成,有效滤过压=肾小球毛细血管压-（血浆胶体渗透压+囊内压,血浆胶体渗透压是变化的,滤过平衡的位置决定着毛细血管滤过的长度,二、影响肾小球滤过的因素,一）肾小球毛细血管血压 （二）囊内压 （三）血浆胶体渗透压 （四）肾血流量 （五）滤过系数,滤过的动力,滤过的结构基础,肾小球滤过率的大小取决于有效滤过压和滤过系数,自身调节机制 动脉血压变动于80-180mmHg范围内， GFR保持不变。 超出自身调节范围 肾小球毛

8、细血管、有效滤过压GFR发生相应改变。 血压低于80mmHg, 随血压,有效滤过压, 滤过减少。 血压降至40-50mmHg, 有效滤过压为零, 无尿生成。 应急情况下通过神经体液调节,一）肾小球毛细血管血压,肾盂或输尿管 结石、肿瘤压迫,输尿管阻塞,肾盂内压显著升高,囊内压升高,有效滤过压降低， 肾小球滤过率减少,尿量减少,二）囊内压,正常情况下，肾小囊内压较稳定,病理情况下,三）血浆胶体渗透压,静脉快速注入生理盐水 肝功能严重受损 毛细血管壁通透性增强,血浆蛋白的浓度明显降低,血浆胶体渗透压降低,有效滤过压将升高,肾小球滤过率升高,尿量增加,正常情况下不会发生大幅度波动,四）肾血浆流量,主

9、要影响滤过平衡的位置,滤过面积,五）滤过系数 （Kf,是指在单位有效滤过压的驱动下，单位时间内经过滤过膜的液体量,Kf = 滤过膜的有效通透系数（K） X 滤过膜的面积（S,面积,通透性,机械屏障作用血尿 （如：肾炎时因免疫反应蛋白分解酶的释放导致滤过膜孔、裂增大,静电屏障作用蛋白尿 （如：肾炎时带负电荷的糖蛋白减少或消失,正常时肾小球都活动滤过面积=1.5m2 急性肾炎毛细血管腔狭窄或阻塞 滤过面积GFR尿量,物质转运功能：指其重吸收和分泌作用,分 泌:指小管上皮细胞将自身代谢产物或血液中的某些物质排入小管液的过程,重吸收:指小管上皮细胞将原尿中某些成分重新摄回血液的过程,第三节 肾小管和集

10、合管的物质转运功能,一、肾小管和集合管物质转运的方式,被动转运：单纯扩散，易化扩散， 渗透，溶剂拖曳等 主动转运： 原发主动-泵，继发主动,二、肾小管和集合管物质转运的途径,1、跨细胞转运途径 2、细胞旁途径,管周膜 （基底侧膜,管腔膜（顶端膜,一）Na+、Cl-和水的重吸收,近端小管：重吸收约70%的Na+、Cl-和水,髓袢：重吸收约20%的NaCl和约15%水,远端小管和集合管：重吸收约12%的NaCl和不同量的水,1.近端小管,关键动力: 上皮细胞基侧膜上的Na+泵 特点： 定比重吸收（球-管平衡,重吸收约70%的Na+、Cl-和水,髓袢降支细段： 对Na+、 Cl-不通透 对水高度通透

11、：水经水通道以渗透方式重吸收小管内渗透压,髓袢升支细段： 对水不通透 对Na+、Cl-高度通透：顺浓度差被动重吸收小管内渗透压渐,约20%的Na+、Cl-被重吸收。伴随15%水被重吸收,髓袢升支粗段： 水、尿素不通透； Na+通透性低；但能以Na+K+2Cl-同向转运体方式继发性主动转运。(呋塞米） 小管内渗透压渐,2.髓袢,2.髓袢-总结,髓袢降支细段： 吸水不吸钠,髓袢升支细段： 被动吸钠不吸水,髓袢升支粗段： 主动吸钠不吸水 Na+K+2Cl-同向转运体,重吸收滤过的12% Na+、Cl-，重吸收不等量的水。（还分泌不同量的K+和H,特点： 调节性重吸收：根据机体水盐平衡情况进行调节。

12、Na+的重吸收受醛固酮调节，水的吸收受抗利尿激素（血管升压素）调节,3.远端小管和集合管,一）Na+、Cl-和水的重吸收-总结,二）HCO3-的重吸收与H+的分泌：调节酸碱平衡,三）NH3的重吸收与H+、HCO3-的转运的关系,以CO2的形式重吸收的； HCO3-的重吸收优先于Cl-的重吸收； HCO3-的重吸收与H+呈正相关(H+分泌重吸收HCO3,NH3来源于谷氨酰胺,四）K+的重吸收和分泌 1.重吸收：机制,2.K+分泌,机制：Na+-K+交换,主细胞分泌的,K+分泌特点: Na+-K+交换与Na+-H+交换具有竞争抑制,（五）葡萄糖和氨基酸的重吸收：100%重吸收 1.重吸收部位:仅限

13、于近端小管(尤其前半段)。 2.重吸收机制:继发性主动吸收,管腔膜： Na+依赖载体的同向偶联,基底侧膜：载体易化扩散,肾糖阈(renal glucose threshold): 尿中刚刚开始出现葡萄糖时的最低血糖浓度。 值：180mg/100ml（血液,氨基酸的吸收与葡萄糖一样，也是继发主动转运,六）钙的重吸收和排泄,主要受PTH（甲状旁腺激素）的调节。 PTH促进钙的重吸收,七）一些代谢产物和进入体内的异物的排泄 1.肌酐、尿素、尿酸等 2.药物：青霉素,第四节 尿液的浓缩与稀释,正常尿液的渗透压：50-1200mOsm/ kg.H2O,等渗尿：300mOsm/kg.H2O 高渗尿：120

14、0-1400mOsm/kg.H2O 低渗尿：40-300mOsm/kg.H2O,正常尿量1.5L/d 多尿：2.5L/d 少尿：400ml/d 无尿：100ml/d,肾髓质渗透浓度梯度现象,肾髓质的渗透浓度梯度是尿浓缩的必备外部条件。 尿稀释和浓缩的关键因素之一,一）肾髓质渗透浓度梯度-结构基础,近髓肾单位髓袢呈“U”形结构，构成逆流系统； 肾小管、集合管各段细胞膜对溶质和水有不同的通透性，可产生逆流倍增现象,二）肾髓质高渗梯度形成机制,1)髓袢升支粗段-NaCl,NaCl主动转运 （Na-K-Cl同向转运体） 对水不通透,小管液渗透浓度自下而上逐渐降低,周围组织液渗透浓度升高,外髓高渗,1.

15、肾外髓高渗梯度形成,2.内髓高渗梯度形成机制,2)髓袢升支细段,对NaCl高度通透，对水不通透,NaCl向管外扩散，内髓部高渗梯度,肾内髓高渗梯度形成-NaCl因素,3)远曲小管和皮质、外髓质集合管,对尿素易通透(且尿素浓度高) 尿素向管外扩散，升高内髓部渗透压 尿素进入升支细段（尿素易通透） 形成肾内尿素循环,对尿素不通透，对水有ADH时通透,水向管外扩散(管内尿素浓度增加,4)髓质集合管,形成和增强肾内髓高渗梯度-尿素循环,小结-肾髓质高渗的建立 肾髓质高渗的建立主要是由于NaCl和尿素在小管外的积聚。 形成肾髓质高渗梯度的物质： 外髓质：NaCl 内髓质：NaCl+尿素 形成肾髓质高渗梯

16、度的决定因素： 逆流系统+各段对物质的选择性通透逆流倍增现象,肾髓质高渗的维持-直小血管的逆流交换作用,肾髓质高渗环境的维持与直小血管的逆流交换作用密切相关,抗利尿激素(antidiuretic hormone ADH,1.合成和释放的部位 合成：下丘脑视上核和室旁核， 储存于神经垂体。 释放：神经垂体释放入血 作用：血管平滑肌收缩（V1受体） 增强远端小管和集合管对水的通透性 （V2受体,血管升压素（vasopressin, VP,抗利尿激素是尿稀释和浓缩的关键因素之二,如饮大量清水,血浆晶体渗透压降低, 抗利尿激素释放减少 远曲小管和集合管 对水的通透性很低 小管液中水不被重吸收 尿液被稀

17、释（低渗尿）-尿量增加,尿液的稀释时,失水或禁水,血浆晶体渗透压升高, 抗利尿激素释放增加 远曲小管和集合管 对水的通透性很高 小管液中水被重吸收 尿液被浓缩（高渗尿）-尿量减少,尿液浓缩时,尿液的浓缩和稀释决定于： 肾髓质高渗梯度的状况(先决条件） 髓袢、集合管U形结构的逆流系统（结构基础）； 血液ADH的浓度（对水重吸收的调节作用,总结：尿液浓缩和稀释的关键因素,髓质高渗梯度,ADH,ADH,集合管对水通透性,集合管对水重吸收,低渗尿(尿稀释,集合管对水通透性,集合管对水重吸收,高渗尿(尿浓缩,总结：尿液浓缩和稀释的过程,1.肾髓质高渗的形成：NaCl和尿素在小管外组织液的积聚 2.肾髓质

18、高渗的维持：直小血管的逆流交换作用,影响尿液浓缩和稀释的因素,一)髓质高渗梯度的破坏 1.髓袢结构与功能 2.利尿药：如速尿 3.尿素浓度：营养不良 4.直小血管的血流速 (二)血液ADH的浓度 垂体性尿崩症。 ADH,第五节 尿生成的调节,肾小管、集合管重吸收和分泌的因素,神经-体液调节,肾内自身调节,小管液中溶质浓度,球-管平衡,肾交感神经,血管升压素（VP)/抗利尿激素（ADH,肾素-血管紧张素-醛固酮系统（RAAS,心房钠尿肽,其他因素,一、肾内自身调节,渗透性利尿：通过增加小管液中的溶质浓度和渗透压，防碍水和NaCl的重吸收，达到利尿目的利尿方式,一)小管液中溶质的浓度对肾小管功能的

19、调节,二)管球平衡(glomerulotubular balance,球管平衡：近端小管对溶质和水的重吸收随肾小球滤过率的变化而改变这种现象，意义在于维持终尿溶质和水相对稳定,大量饮水,体内缺水,1.效应：增加远曲小管和集合管对水的通透性,抗利尿激素（ADH,2.调节：血浆晶体渗透压,Question,一次饮1L清水和一次饮1L生理盐水，尿量的变化有什么差别,水利尿：饮用大量清水引起尿量增加的现象,2、醛固酮对尿生成的调节作用,保Na+排K+、保H2O,管腔膜钠通道数量 线粒体ATP 管周膜上Na+-K+泵活动,醛固酮,醛固酮诱导蛋白,远曲小管和集合管,分泌调节： 1.RAAS 系统激活 2.体内血钾升高，血钠降低,机制：基因调节机制,一、膀胱与尿道的神经支配,1.盆神经（副交感,第七节 尿的排放,2.腹下神经（交感,3.阴部神经（躯体运动神经,传出兴奋使膀胱逼尿肌收缩，内括约肌舒张，促进排尿,传出兴奋使膀胱逼尿肌舒张，内括约肌收缩。抑制排尿,作用受意识支配。 传出兴奋使外括约肌收缩,二、排尿反射 尿的生成是持续