动物生理学肾与排泄课件

1、动物生理学肾与排泄1渗透调节渗透调节: : 对体液渗透压的调节，即对体内水分和盐对体液渗透压的调节，即对体内水分和盐类含量的调节。类含量的调节。 排泄排泄: : 动物体将分解代谢的终产物排出体外的过程。动物体将分解代谢的终产物排出体外的过程。：排出排出coco2 2消化器官：肝分泌胆色素经肠排出，消化器官：肝分泌胆色素经肠排出， 大肠粘膜排出无机盐大肠粘膜排出无机盐皮肤：经汗腺排出水、盐和尿素皮肤：经汗腺排出水、盐和尿素肾：排出水和大量代谢废物肾：排出水和大量代谢废物排泄器官排泄器官动物生理学肾与排泄2排泄器官的功能排泄器官的功能维持体液中的主要电解质的适当浓度，维持酸碱平衡；维持体液中的主要

2、电解质的适当浓度，维持酸碱平衡；维持适当水量；维持适当水量； 维持一定的渗透压；维持一定的渗透压；清除机体的代谢终产物；清除机体的代谢终产物；清除进入机体的异物及其代谢产物。清除进入机体的异物及其代谢产物。前三项与渗透调节相关。前三项与渗透调节相关。动物生理学肾与排泄3近曲小管近曲小管 髓袢髓袢远曲小管远曲小管髓袢降枝粗段髓袢降枝粗段髓袢细段髓袢细段髓袢升枝粗段髓袢升枝粗段近球近球小管小管远球远球小管小管肾小管肾小管肾单位肾单位肾小体肾小体肾小球肾小球肾小囊肾小囊1 1、肾单位（、肾单位（nephronnephron）动物生理学肾与排泄43 3、近球小体：、近球小体： 由近球细胞、系膜细胞和致

3、密斑组成。由近球细胞、系膜细胞和致密斑组成。 皮质肾单位：肾小球位于皮质外皮质肾单位：肾小球位于皮质外2/32/3处，体积较小，髓袢短。处，体积较小，髓袢短。 占肾单位总数占肾单位总数8590%8590%；近髓肾单位：肾小球位于肾皮质深部，髓袢很长，可达内髓。近髓肾单位：肾小球位于肾皮质深部，髓袢很长，可达内髓。 占总数占总数10%15%10%15%近球细胞位于入球小动脉的血管壁内，内含肾素分泌颗粒。近球细胞位于入球小动脉的血管壁内，内含肾素分泌颗粒。致密斑位于远曲小管的起始部分。远曲小管近血管极处一侧的致密斑位于远曲小管的起始部分。远曲小管近血管极处一侧的上皮成椭圆形隆起，变高变窄，排列紧密

4、。上皮成椭圆形隆起，变高变窄，排列紧密。 致密斑感受小管液中的致密斑感受小管液中的nana+ +的变化，并将信息传至近球细胞，的变化，并将信息传至近球细胞，调节肾素的释放。调节肾素的释放。（图）（图）动物生理学肾与排泄54 4、肾的血液供应、肾的血液供应 （图）肾的血液供应非常丰富，两个肾的血流量为心输出量的肾的血液供应非常丰富，两个肾的血流量为心输出量的22%22%肾血流量的自身调节：肾血流量的自身调节： 在体内平均动脉压在在体内平均动脉压在80-180 mmhg80-180 mmhg范围变动时，肾血流量基范围变动时，肾血流量基本稳定不变。本稳定不变。 （图） 肾脏小动脉血管平滑肌的肌源机制

5、：肾脏小动脉血管平滑肌的肌源机制： 当动脉压降低时，肾脏入球小动脉血管平滑肌所受的牵张减当动脉压降低时，肾脏入球小动脉血管平滑肌所受的牵张减低，平滑肌就舒张，从而入球小动脉的阻力降低。低，平滑肌就舒张，从而入球小动脉的阻力降低。 肾小球毛细血管（第一次毛细血管网）、肾小球毛细血管（第一次毛细血管网）、 管周毛细血管（管周毛细血管（ 第二次毛细血管网第二次毛细血管网 ） 直小血管直小血管动物生理学肾与排泄6肾小球毛细血管网内血浆成分向肾小囊腔滤过肾小球毛细血管网内血浆成分向肾小囊腔滤过尿生成第一步尿生成第一步囊内液就是血浆的超滤液，实际上是去蛋白质的血浆。囊内液就是血浆的超滤液，实际上是去蛋白质

6、的血浆。 （图）（图）影响滤过的因素影响滤过的因素1 1、肾小球滤过作用的动力、肾小球滤过作用的动力 有效滤过压有效滤过压 = = 肾小球毛细血管压肾小球毛细血管压 （血浆胶体渗透压（血浆胶体渗透压+ +肾小囊内压）肾小囊内压）肾小球毛细血管血压平均为肾小球毛细血管血压平均为45mmhg45mmhg，囊内压约囊内压约10mmhg10mmhg，血浆胶体渗透压：血浆胶体渗透压： 在入球小动脉处（在入球小动脉处（20mmhg20mmhg） 出球小动脉处（出球小动脉处（35mmhg35mmhg） （图）（图）滤过平衡滤过平衡: : 有效滤过压下降到有效滤过压下降到0 0时，就达到滤过平衡时，就达到滤过

7、平衡。动物生理学肾与排泄7滤过膜有三层组成：滤过膜有三层组成：（图）内层由毛细血管的内皮细胞组成。小孔内层由毛细血管的内皮细胞组成。小孔50 100 nm50 100 nm。仅防血。仅防血细胞通过。细胞通过。3 3、肾小球滤过率：单位时间内两肾生成的超滤液量、肾小球滤过率：单位时间内两肾生成的超滤液量 125 ml/min125 ml/min，180 l/day180 l/day 每天排出终尿每天排出终尿1.5l1.5l中间层是非细胞性的基膜，为水合凝胶构成的微纤维网结构。中间层是非细胞性的基膜，为水合凝胶构成的微纤维网结构。网孔网孔4 -8 nm4 -8 nm。为滤过膜的主要屏障。为滤过膜的

8、主要屏障。外层由肾小囊的上皮细胞组成。外层由肾小囊的上皮细胞组成。4 14 nm 4 14 nm 小孔。小孔。 滤过膜各层有许多带负电的糖蛋白，可排斥带负电的血浆蛋白滤过膜各层有许多带负电的糖蛋白，可排斥带负电的血浆蛋白，阻止其滤过。，阻止其滤过。动物生理学肾与排泄8重吸收：指物质从肾小管液中转运至血液。重吸收：指物质从肾小管液中转运至血液。1 1、近球小管、近球小管肾小球滤过液流经近球小管后，滤过液中肾小球滤过液流经近球小管后，滤过液中 近近67%67%的的nana+ +、clcl- -、k k+ +和水被重吸收；和水被重吸收； 85%85%的的hcohco3 3- -被重吸收；被重吸收；

9、葡萄糖、氨基酸全部被重吸收；葡萄糖、氨基酸全部被重吸收； h h+ +被分泌到肾小管中。被分泌到肾小管中。肾小管上皮细胞粘膜侧由许多微绒毛形成刷状缘；浆膜侧存肾小管上皮细胞粘膜侧由许多微绒毛形成刷状缘；浆膜侧存在钠钾泵，胞内有大量线粒体。在钠钾泵，胞内有大量线粒体。fig10-10在近曲小管末在近曲小管末端，滤液缩减端，滤液缩减到原体积的到原体积的1/41/4。动物生理学肾与排泄93 3）钾离子的主动重吸收）钾离子的主动重吸收 小管液中小管液中k k+ +浓度浓度4 mm4 mm，上皮细胞内，上皮细胞内k k+ +浓度浓度150 mm150 mm。4 4）葡萄糖与氨基酸的重吸收）葡萄糖与氨基酸

10、的重吸收 次级主动转运次级主动转运5 5）水的重吸收）水的重吸收 水的重吸收是被动的，是靠渗透作用而进行的。水的重吸收是被动的，是靠渗透作用而进行的。 近年来发现在近球小管上皮细胞的顶膜和基侧膜有大量水近年来发现在近球小管上皮细胞的顶膜和基侧膜有大量水通道（通道（aquaporinaquaporin，aqp1aqp1），对水的重吸收起重要作用。），对水的重吸收起重要作用。 肾小管上皮细胞分泌肾小管上皮细胞分泌1h1h+ +就可使就可使1hco1hco3 3- - 和和1na1na+ +重吸收回血。重吸收回血。肾小管重吸收肾小管重吸收hcohco3 3- - 是以是以coco2 2的形式。的形式

11、。 （详见后）（详见后）动物生理学肾与排泄10降支细段：对尿素和降支细段：对尿素和nana+ +、clcl- -等溶质的通透性很低，但对水高等溶质的通透性很低，但对水高度通透。度通透。升支细段：对升支细段：对nana+ +、clcl- -通透性很高，对尿素具中等通透性，对通透性很高，对尿素具中等通透性，对水不通透。水不通透。升支粗段：将升支粗段：将nana+ +、clcl- -和和k k+ +从管腔重吸收转运到细胞间隙，但对从管腔重吸收转运到细胞间隙，但对水通透性很低。水通透性很低。 1na1na+ +-2cl-2cl- -1k-1k+ +的协同转运体，的协同转运体，nana+ +顺浓度梯度扩

12、散进入细胞释顺浓度梯度扩散进入细胞释放势能驱动放势能驱动 clcl- -和和k k+ +逆浓度梯度进入细胞。（图）逆浓度梯度进入细胞。（图） 大约有大约有25%25%滤过的滤过的nana+ +、clcl- -和和k k+ +是在升支粗段被重吸收。是在升支粗段被重吸收。 升支粗段具有很厚的上皮细胞，细胞基底侧膜（浆膜）上含有升支粗段具有很厚的上皮细胞，细胞基底侧膜（浆膜）上含有丰富的钠钾泵。丰富的钠钾泵。 髓袢降支细段和升支细段髓袢降支细段和升支细段都由很簿的扁平上皮细胞构成，无都由很簿的扁平上皮细胞构成，无刷状缘，少线粒体，代谢水平低。刷状缘，少线粒体，代谢水平低。动物生理学肾与排泄113 3

13、、远曲小管、远曲小管 将将k k+ +、h h+ +和氨转运进管内，而将和氨转运进管内，而将nana+ +、clcl- -和和hcohco3 3- - 转运出转运出肾单位。肾单位。 盐类的转运在激素（醛固酮）的控制下进行。盐类的转运在激素（醛固酮）的控制下进行。4 4、集合管、集合管 从管内的低渗溶液中重吸收水，形成高渗的尿。重吸收水受从管内的低渗溶液中重吸收水，形成高渗的尿。重吸收水受抗利尿激素（抗利尿激素（adhadh）的调节。）的调节。 集合管上皮细胞的管腔侧胞浆的囊泡内有水孔蛋白集合管上皮细胞的管腔侧胞浆的囊泡内有水孔蛋白aqp-2aqp-2，而在基底侧膜有而在基底侧膜有aqp-3aq

14、p-3和和aqp-4aqp-4。 aqp-2aqp-2是是adhadh诱导的水通道，诱导的水通道，adhadh可使这些囊泡插入上皮细胞的顶端膜，形成跨膜水通道。如可使这些囊泡插入上皮细胞的顶端膜，形成跨膜水通道。如果再撤除果再撤除adhadh，则顶端膜上的，则顶端膜上的aqp-2aqp-2囊泡又可以通过入胞的方式囊泡又可以通过入胞的方式进入胞浆，顶端膜对水的通透性就明显降低。进入集合管上皮进入胞浆，顶端膜对水的通透性就明显降低。进入集合管上皮细胞的水，可通过基底侧膜上的细胞的水，可通过基底侧膜上的aqp-3aqp-3和和aqp-4aqp-4进入细胞间隙而进入细胞间隙而被毛细血管吸收。被毛细血管

15、吸收。 集合管还重吸收集合管还重吸收nana+ + ，分泌，分泌k k+ +、h h+ +和氨。和氨。动物生理学肾与排泄12naclnacl尿素尿素水水备注备注髓髓袢袢降支细段降支细段不易通透不易通透不易通透不易通透高 度 通高 度 通透透升支细段升支细段高度通透高度通透中等通透中等通透不通透不通透升支粗段升支粗段高度主动高度主动吸收吸收不通透不通透不通透不通透远曲小管远曲小管主动吸收主动吸收不通透不通透不通透不通透有有adhadh时水易时水易通透通透集集合合管管皮质部皮质部主动吸收主动吸收不通透不通透不通透不通透有有adhadh时水易时水易通透通透髓质部髓质部主动吸收主动吸收易通透易通透不

16、易 通不 易 通透透有有adhadh时水易时水易通透，并增加通透，并增加尿素通透尿素通透髓袢、远曲小管和集合管各段对溶质和水的转运和通透性髓袢、远曲小管和集合管各段对溶质和水的转运和通透性 动物生理学肾与排泄13分泌：指上皮细胞将本身产生的物质或血液中的物质转运分泌：指上皮细胞将本身产生的物质或血液中的物质转运至小管腔内。至小管腔内。1 1、k k+ +的分泌的分泌 k k+ +-na-na+ +交换交换 （fig）2 2、h h+ +的分泌与的的分泌与的hcohco3 3- -重吸收重吸收 （fig. fig. ）肾小管细胞面向管腔的膜上有肾小管细胞面向管腔的膜上有nana+ +-h-h+

17、+协同转运协同转运系统。系统。 h h+ +由细由细胞内分泌到小管液中。胞内分泌到小管液中。 nana+ +进入细胞后被钠钾泵泵到间隙进入细胞后被钠钾泵泵到间隙。 肾小管重吸收肾小管重吸收hcohco3 3- -是以是以coco2 2的形式，而不是直接以的形式，而不是直接以hcohco3 3- -的形式进行。的形式进行。 h h+ +被分泌进入管腔即与被分泌进入管腔即与hcohco3 3- -形成形成h h2 2coco3 3，再分解成，再分解成coco2 2和和h h2 2o o。 co co2 2扩散进入肾小管细胞，在碳酸酐酶的作用下，与水结合扩散进入肾小管细胞，在碳酸酐酶的作用下，与水结

18、合成碳酸，再离解成成碳酸，再离解成h h+ +与与hcohco3 3- - ， hcohco3 3- - 转运进细胞间隙，再进转运进细胞间隙，再进入血液。入血液。动物生理学肾与排泄143 3、 nhnh3 3的分泌的分泌 代谢过程中生成的氨（代谢过程中生成的氨（nhnh3 3）主要由谷氨酰胺（）主要由谷氨酰胺（glutamineglutamine）脱氨而来。进入小管液的脱氨而来。进入小管液的 nhnh3 3与与h h+ +结合生成铵离子（结合生成铵离子（nhnh4 4+ +）, , 进进一步与强酸盐的负离子结合，生成酸性铵盐随尿排出。一步与强酸盐的负离子结合，生成酸性铵盐随尿排出。4 4、其他

19、物质的分泌、其他物质的分泌 近球小管是分泌有机酸和碱，如胆盐、草酸盐、尿酸盐和儿近球小管是分泌有机酸和碱，如胆盐、草酸盐、尿酸盐和儿茶酚胺的重要部位。体内代谢的终末产物，以及有害的毒素和茶酚胺的重要部位。体内代谢的终末产物，以及有害的毒素和某些药物，在近球小管被分泌到小管液中，由尿排出。某些药物，在近球小管被分泌到小管液中，由尿排出。药物及毒物的分泌药物及毒物的分泌 体内水溶性的药物及毒物主要从肾脏排出体外。脂溶性的药物及体内水溶性的药物及毒物主要从肾脏排出体外。脂溶性的药物及毒物必须在肝内转化成水溶性物质才能排出体外。毒物必须在肝内转化成水溶性物质才能排出体外。 脂溶性的药物及毒物在肝内经过

20、氧化、还原或水解，再与葡萄糖脂溶性的药物及毒物在肝内经过氧化、还原或水解，再与葡萄糖醛酸、甘氨酸或硫酸盐结合（肝修饰），消除其毒性并增加水溶性。醛酸、甘氨酸或硫酸盐结合（肝修饰），消除其毒性并增加水溶性。这些物质大部分从胆小管排出，也有一部分从肾脏排出。这些物质大部分从胆小管排出，也有一部分从肾脏排出。动物生理学肾与排泄15一、尿浓缩的机制一、尿浓缩的机制尿的浓缩是由于小管液中的尿的浓缩是由于小管液中的水被重吸收而溶质仍留在小管水被重吸收而溶质仍留在小管液中而造成的。液中而造成的。水重吸收的动力来自肾髓质渗水重吸收的动力来自肾髓质渗透压梯度的建立，即肾髓质渗透压梯度的建立，即肾髓质渗透压由外向

21、内逐步升高。透压由外向内逐步升高。 1.01.0、2.02.0、3.03.0、4.0 4.0 （图）（图）髓袢是形成渗透压梯度的重要髓袢是形成渗透压梯度的重要结构。结构。髓袢愈长，浓缩能力就愈强。髓袢愈长，浓缩能力就愈强。 1.0 2.0 3.0 1.0 2.0 3.0 4.04.0 最后一张提前最后一张提前adhadh与与受体结合，激活受体结合，激活膜内的腺苷酸环化酶，膜内的腺苷酸环化酶，使细胞中使细胞中campcamp增加，增加，进而引起管腔膜中蛋白进而引起管腔膜中蛋白激酶激活，使膜蛋白磷激酶激活，使膜蛋白磷酸化而改变膜蛋白的构酸化而改变膜蛋白的构型，结果导致水通道开型，结果导致水通道开放

22、，提高了管腔膜对放，提高了管腔膜对水的通透性。水的通透性。动物生理学肾与排泄16 原因：肾小管各段对水和溶质的通透性不同和逆流倍增现象。原因：肾小管各段对水和溶质的通透性不同和逆流倍增现象。什么是逆流倍增现象？什么是逆流倍增现象？图10-12指由于逆流交换而形成顶端和底端较大浓度梯指由于逆流交换而形成顶端和底端较大浓度梯度的现象。度的现象。1 1、髓袢的、髓袢的u u形结构造成降支与升支内液体的流动方向相反。形结构造成降支与升支内液体的流动方向相反。2 2、髓质外层：由于髓袢升支粗段对、髓质外层：由于髓袢升支粗段对naclnacl主动重吸收，主动重吸收，而对水不通透所形成而对水不通透所形成动物

23、生理学肾与排泄173. 3. 髓质内层渗透梯度的形成与尿素再循环和髓质内层渗透梯度的形成与尿素再循环和naclnacl重吸收有关重吸收有关 (fig)远曲小管及皮质部和髓质外层的集合管对尿素不通透，而在抗远曲小管及皮质部和髓质外层的集合管对尿素不通透，而在抗利尿激素的作用下管内的水被重吸收，造成远曲小管流到集合管利尿激素的作用下管内的水被重吸收，造成远曲小管流到集合管的液体中尿素的浓度越来越高。的液体中尿素的浓度越来越高。 髓质内层集合管对尿素的通透性较大。尿素顺着浓度梯度扩散髓质内层集合管对尿素的通透性较大。尿素顺着浓度梯度扩散到髓质内层，使髓质内层渗透压升高。到髓质内层，使髓质内层渗透压升

24、高。 由于髓质内层高渗透压，髓袢降支细段中水向外渗透，而使由于髓质内层高渗透压，髓袢降支细段中水向外渗透，而使降支内液越向髓袢顶部方向流动，降支内液越向髓袢顶部方向流动，naclnacl浓度越高。由于升支细浓度越高。由于升支细段对段对naclnacl通透而对水不通透，使通透而对水不通透，使naclnacl顺浓度梯度向管外组织间顺浓度梯度向管外组织间隙扩散。当液体进入升支粗段，升支粗段管壁细胞主动重吸收隙扩散。当液体进入升支粗段，升支粗段管壁细胞主动重吸收naclnacl并转运到管外组织间隙，使管内并转运到管外组织间隙，使管内naclnacl的浓度进一步降低。的浓度进一步降低。从而形成髓质内层的

25、渗透压梯度。从而形成髓质内层的渗透压梯度。由于升支细段对尿素具有中等的通透性，形成尿素的再循环。由于升支细段对尿素具有中等的通透性，形成尿素的再循环。动物生理学肾与排泄181 1、肾小管和集合管对水和各种溶质的通透性和吸收能力是、肾小管和集合管对水和各种溶质的通透性和吸收能力是不同的不同的, , 造成髓质高渗状态。尿素和造成髓质高渗状态。尿素和naclnacl是建立髓质渗透梯是建立髓质渗透梯度的主要溶质。度的主要溶质。2 2、血流经、血流经“u”u”形直小血管将水分及溶质运走时，由于逆流形直小血管将水分及溶质运走时，由于逆流交换使髓质的高渗状态不被破坏。交换使髓质的高渗状态不被破坏。3 3、由

26、于髓袢升支对水相对不通透，而对、由于髓袢升支对水相对不通透，而对nana+ +易通透或能主动吸易通透或能主动吸收收nana+ + ，故小管液到远曲小管时一定是低渗。（图），故小管液到远曲小管时一定是低渗。（图）4 4、集合管对水的通透受抗利尿激素（、集合管对水的通透受抗利尿激素（adhadh）的调节）的调节 抗利尿激素多抗利尿激素多尿浓缩；尿浓缩；adhadh少少尿稀释尿稀释动物生理学肾与排泄19高渗尿：当机体缺水、缺盐时，垂体释放的抗利尿激素高渗尿：当机体缺水、缺盐时，垂体释放的抗利尿激素增多，集合管对水通透性增大，从升支粗段来的低渗小增多，集合管对水通透性增大，从升支粗段来的低渗小管液逐渐

27、变等渗，再经集合管时，由于髓质间隙液高渗，管液逐渐变等渗，再经集合管时，由于髓质间隙液高渗，水渗透出集合管形成浓缩尿。水渗透出集合管形成浓缩尿。稀释尿：抗利尿激素减少稀释尿：抗利尿激素减少 ，远曲小管和集合管对水通透，远曲小管和集合管对水通透性降低，而对钠仍保持主动重吸收，所以低渗小管液流经性降低，而对钠仍保持主动重吸收，所以低渗小管液流经集合管时，钠被吸收，很少被浓缩，甚至进一步稀释，形集合管时，钠被吸收，很少被浓缩，甚至进一步稀释，形成稀释尿。成稀释尿。动物生理学肾与排泄201. 1. 尿的生成是从血液在肾小球过滤开始。在近曲小管，小管液被尿的生成是从血液在肾小球过滤开始。在近曲小管，小管

28、液被浓缩，几乎全部营养物质、浓缩，几乎全部营养物质、75%75%的盐以及相应的水被重吸收，留下的盐以及相应的水被重吸收，留下尿素和一些其他物质。从近曲小管进入髓袢降支细段的液体是和血尿素和一些其他物质。从近曲小管进入髓袢降支细段的液体是和血浆等渗的，渗透压保持在浆等渗的，渗透压保持在300 mosm/l300 mosm/l（毫渗（毫渗/ /升）左右。升）左右。2. 2. 小管液进入髓袢降支流到深部高渗髓质时，水被重吸收，而溶质小管液进入髓袢降支流到深部高渗髓质时，水被重吸收，而溶质很少通透，渗透压快速提高，到了髓袢顶端时小管液与周围间隙液很少通透，渗透压快速提高，到了髓袢顶端时小管液与周围间隙

29、液的渗透压相等，可达的渗透压相等，可达1200 mosm/l 1200 mosm/l 。3. 3. 当小管液向上流到髓袢升支时，当小管液向上流到髓袢升支时，naclnacl被动重吸收，而尿素被动地被动重吸收，而尿素被动地扩散进入小管液，但容量不变。由于扩散进入小管液，但容量不变。由于naclnacl离开升支细段比尿素进入离开升支细段比尿素进入管腔多，故小管液产生稀释。管腔多，故小管液产生稀释。4. 4. 髓袢升支粗段对水和尿素不通透，但能主动地重吸收髓袢升支粗段对水和尿素不通透，但能主动地重吸收naclnacl，从而，从而使小管液更加稀释。离开升支粗段的小管液为低渗，约使小管液更加稀释。离开升支粗段的小管液为低渗，约100 mosm/l .100 mosm/l .5. 5. 集合管在集合管在adhadh存在时对水通透性很高，而由于髓质间隙的高渗透存在时对水通透性很高，而由于髓质间隙的高渗透压，小管液沿集合管下行到髓质时，小管液的水扩散出管腔，管内压，小管液沿集合管下行到髓质时，小管液的水扩散出管腔，管内液体渗透压越来越高，尿液被浓缩，形成高渗尿。液体渗透压越来越高，尿液被浓缩，形成高渗尿。动物生理学肾与排泄21血浆渗透压血浆渗透压 下丘脑中的渗透压敏