生理学：第八章

1、第八章尿的生成和排出人体通过呼吸和消化系统，摄入代谢和所需的氧和营养物质。在物质代谢过程中，氧和能源物质被不断地消耗， 为各种生命活动提供所需的能量， 同时产生对人体无用甚至有害的终产物。排泄（ excretion) 机体将代谢终产物和进入体内的异物及过剩不需要的物质经血液循环，通过某些器官排出体外的过程。所以，排泄是体内物质代谢过程中的最后一个环节，是多系统功能互相协调才得以完成的一种重要生命活动。人体主要的排泄途径：皮肤：水、盐类、少量尿素、乳酸等。肺： CO2、 H2O、挥发性药物等。消化道：排泄物混合在粪便中。Ca、 Mg、 Fe、 P 等电解质、胆色素、毒物等。胆色素肝脏排泄在肠中起

2、变化的胆色素（尿胆素、粪胆素）。无机盐经大肠粘膜排出的，如钙、镁、铁等。唾液腺：碘、铅等。肾脏：最重要，以尿的形式由肾排出。所含排泄物的种类最多、数量最大；并随机体的不同状态而改变尿量和尿中物质的含量。有：水、尿素、尿酸、肌酐、盐类、药物、毒物等。肾的功能：1) 排泄功能：排出机体的大部分代谢终产物及进入体内的异物。2) 调节功能：调节水、电解质、渗透压及酸碱平衡维持稳态。调节细胞外液量和血液渗透压。保留体液中的重要电解质，如：Na+ 、 K+ 、 Cl 等。排出过剩H+维持酸碱平衡。3) 内分泌功能：产生肾素、促红细胞生成素等。尿的生成包括肾小球的滤过、肾小管和集合管的重吸收及分泌三个基本过

3、程。本章主要讨论尿的生成过程及其调节机制、肾脏排泄功能的生理意义及输尿管和膀胱的排尿活动。第一节肾的功能解剖和肾血流量一、肾的功能解剖：（一）肾单位和集合管：1. 肾单位（ nephron ）是肾的基本单位，与集合管共同完成泌尿功能。人两侧肾有170 240 万个肾单位。肾小球（毛细血管球）肾小体肾小囊肾单位近端小管肾小管髓袢细段远端小管2. 集合管（ collecting duct）近曲小管髓袢降支粗段髓袢降支细段髓袢升支细段髓袢髓袢升支粗段远曲小管在胚胎发生中起源于尿道嵴，故不属于肾单位，但功能上与远端小管密切相关；在尿浓缩过程中起作用； 每条集合管可收集多条远曲小管运来的液体； 许多集合

4、管汇入乳头管， 最后形成尿液经肾盏、肾盂、输尿管而进入膀胱。（二）皮质肾单位和近髓肾单位按其所在部位分为皮质肾单位（ cortical nephron ）和近髓肾单位 (juxtamedullary nephron) 两类。不同部位的肾单位和肾血管的结构和功能明显不同。见下表：皮质肾单位近髓肾单位分布外皮质层和中皮质层靠近髓质的内皮质层特点肾小体体积小，髓袢短，只达肾小体体积大， 髓袢长， 可深入到内髓质层，外髓质层，甚至不到髓质。甚至达乳头部。数量多，占总数的 8590。数量少，占总数的 10 15。 A口径 入：出 2：1基本一致，甚至前者更细。出球小动脉离开肾小球后进一出球小动脉离开肾小

5、球后分为：步再分为毛细血管，几乎全部分布于皮网状毛细血管：缠绕于临近的近/ 远曲小管。质部分的肾小管周围。字形小血管：深入内髓形成毛细血管网包绕髓袢升支和集合管。有，肾素含量多几乎无功能生成尿液完成尿液的浓缩和稀释尿液浓缩的基础：近髓肾单位的长髓袢和直小血管。（三）球旁器（juxtaglomerular apparatus）主要分布于皮质肾单位，由球旁细胞、球外系膜细胞和致密斑组成；近髓肾单位几乎不含肾素。1. 球旁细胞（ juxtaglomerular cell）位于入球小动脉中膜内的肌上皮样细胞，由血管平滑肌细胞演变而来；内含分泌颗粒，颗粒内含有肾素，故又称为颗粒细胞。2. 致密斑（ ma

6、cula densa ）位于远曲小管的起始部分；升支进入皮质行至肾小球血管近旁时，贴近肾小球入球小动脉的上皮细胞就变为高柱状细胞，局部呈现斑状隆起，成为致密斑；致密斑与入 / 出球小动脉相接触；可感受小管液中NaCl 含量的变化，并将信息传递给球旁细胞，调节肾素的释放。3. 球外系膜细胞（extraglomerular mesangial cell）是入球小动脉和出球小动脉之间的一群细胞，具有吞噬功能。与致密斑相互联系，细胞内有细丝，有收缩能力。（四）肾的神经支配目前发现只有交感神经支配。血管进入肾皮质和外髓层支配肾动脉主要是从胸12 至腰 2 脊髓发出，其纤维经腹腔神经丛随（尤其是入、 出球

7、小动脉的平滑肌）、肾小管和球旁细胞。交感神经末梢释放去甲肾上腺素的主要作用是：引起血管收缩，调节肾血流量、肾小球滤过率、 肾小管的重吸收和肾素的释放；一般情况下， 肾交感神经的紧张性活动很弱，发挥作用时，肾表现为缩血管反应。肾的各种感受器可经肾神经传入纤维进入脊髓，并投射到中枢的不同部位，调节血压和水盐平衡。（五）肾的血液供应腹主动脉垂直分出肾动脉其分支经叶间动脉弓形动脉小叶间动脉入球小动脉肾小球毛细血管网出球小动脉毛细血管网汇合成静脉，由小叶间静脉弓形静脉叶间静脉肾静脉。二、肾血流量及其调节两肾占体重的 0.5 （ 300g），正常成人安静时血流量达 1200ml/min ，相当于心输出量的

8、 1/5 1/4 ；其中约 94供应皮质层， 约 5供应外髓， 其余不到 1供应内髓；通常所说的肾血流量主要指肾皮质血流量。肾血流量的调节涉及两方面：肾血流量要与肾脏的泌尿机能相适应（主要靠自身调节来实现）；肾血流量要与全身的血液循环的调节相配合（主要靠神经与体液调节来调控）。（一）肾血流量（renal blood flow）的自身调节肾血流量的自身调节：不依赖于神经和体液因素的作用，肾血流量在一定的动脉血压变动范围内保持相对恒定的现象。（1）特点：（离体肾的灌注实验）肾A 的灌注压（相当于体内的平均动脉压）为80（ 10.7Kpa ）180 mHg(24Kpa) 时，肾血流量保持相对恒定；在

9、20mmHg(2.7Kpa) 80 mHg/80mmHg180mHg时，血流量与灌注压呈正变关系。（ 2）机制：肌源学说和管 - 球反馈肌源学说入球小动脉壁平滑肌紧张性变化是肾血流量自身调节的基础；在一定范围内，当灌注压升高，入球小动脉受牵张作用强，平滑肌紧张性升高，入球小动脉口径减小， 血流阻力增大， 导致肾血流量不致因压力升高而升高， 当达到 180mHg时，平滑肌收缩达到极限；反之，入球小动脉平滑肌舒张，达到 80mHg时达舒张极限。证据：用罂粟碱、水合氯醛等药物抑制血管平滑肌的活动后，自身调节消失。管 - 球反馈（ tubulogomerular feedback ）肾血流量和肾小球滤

10、过率到达远曲小管和致密斑的小管液流量致密斑将信息反馈至肾小球肾血流量和肾小球滤过率恢复正常；反之，也成立。（二）肾血流量的神经和体液调节1. 神经因素：主要为交感神经，释放的去甲肾上腺素有缩血管作用。（ 1）作用：一般情况下不起作用，神经紧张性低，对血流量无影响；交感神经兴奋性增高肾血流减少。（ 2）生理意义： 剧烈运动 / 环境温度增高肌肉 / 皮肤血流量升高神经兴奋肾血流减少保证重要器官血供； 大失血、 休克、缺氧等病理情况神经活动增强肾血流减少。2. 体液因素：主要是肾上腺素、去甲肾上腺素和血管升压素。（ 1）作用：收缩血管，减少肾血流量。（ 2）生理意义：与交感神经类似，安静条件下无明

11、显调节作用。剧烈运动：交感神经兴奋，调节肾上腺髓质分泌Adr 、 NE增多。此时保证活动器官供血，如：肌肉、脑和心肺等。失血性 / 中毒性休克交感神经兴奋增强、血管紧张素和血管升压素生成、释放增多，使肾血管强烈收缩，肾血流量减少甚至无血流，以保证心脑的血供。第二节肾小球的滤过功能尿生成的过程：肾小球滤过；肾小管和集合管的重吸收；肾小管和集合管的分泌与排泄。肾小球滤过血液流经肾小球时，血浆中水分和小分子物质通过滤过膜滤入肾小囊形成原尿的过程。微穿刺实验证明：肾小球的滤过液就是血浆的超滤液。肾小囊内液除了蛋白质含量甚少之外，各种晶体物质如葡萄糖、氯化物、无机磷酸盐、尿素、尿酸和肌酐等的浓度都与血浆

12、中的非常接近，渗透压和酸碱度也与血浆相似。原尿的特点：不含血细胞和大分子蛋白质；除蛋白以外的其它成分及浓度与血浆近似；其渗透压和酸碱度也与血浆近似。肾小球滤过率(glomerular filtration rate, GFR)单位时间内（每分钟）两肾生成的超滤液量。 GFR与体表面积有关， 所以常表示为125ml/min/1.73m2两侧肾脏每一昼夜从肾小球滤出的血浆总量可高达180 升，约为体重的3 倍。滤过分数（ filtration fraction）肾小球滤过率和肾血浆流量的比值。为(125ml/min)/(660ml/min)×100 19；GFR的大小决定于滤过系数（Kf

13、 ） ( 滤过膜的面积及其通透性的状态) 和有效滤过压（effective filtration pressure,PUF），即GFR Kf ×PUF一、滤过膜及其通透性（一）滤过膜的结构：内层 : 毛细血管的内皮细胞；含许多直径为50 100nm的圆形窗孔 (fenestration)；可阻止血细胞通过，但对血浆中的其它物质几乎无限制作用。中层：最厚，约300nm的非细胞性的基膜，是滤过膜的主要屏障；由水和凝胶形成直径 4 8nm的多角形纤维网孔；允许水和部分溶质通过，分子量大的蛋白质不能通过，分子量小的也可通过基膜伸展性较大。外层：肾小囊内层的上皮细胞层；其伸出的足突附在基膜上形

14、成裂隙，裂隙上覆盖一层滤过裂隙膜（filtrationslitmembrane），膜上有直径约414nm的微孔；可限制蛋白的通过。（二）膜屏障1. 机械屏障：膜结构中的三种孔道- 机械屏障。通透性的大小与物质的分子量和半径有关：分子量70000，半径 4.2nm 的物质完全不能通过，如：大分子蛋白质；分子量 6000，半径 2.0nm 的物质可以自由通过，如：小分子物质等， 葡萄糖分子的有效半径为0.36nm，分子量为180；分子量介于6000 70000，半径介于2.0 4.2nm，随有效半径增加滤过量逐渐降低。如：有效半径小于2.0nm 的中性右旋糖酐可自由通过滤过膜，有效半径大于4.2n

15、m 的右旋糖酐完全不能通过，有效半径在2.0 4.2nm 的右旋糖酐，其滤过量与有效半径成反比。所以，基膜上的网孔构成机械屏障的最主要部分。2. 电屏障：三层膜均覆盖一层带负电荷的物质（糖蛋白）电屏障。只能阻挡刚能通过孔道的大分子物质，如：白蛋白（69000，3.6nm），血红蛋白（64500）可以通过机械屏障，但由于它们带负电荷，就不易通过滤过膜；有效半径相同的带正电荷的右旋糖酐比带负电的较易滤过；分子量太小的物质即便带负电荷也不能被滤过膜阻挡，说明机械屏障的作用要远大于电屏障 , 如：各种阴离子；当肾发生病变，负电荷减少时，原尿中会出现蛋白质。二、有效滤过压- 肾小球滤过的动力形成：有效滤

16、过压肾小球毛细血管血压（血浆胶渗压囊内压）毛细血管血压：入、出球小动脉端压力几乎相等，为45mmHg（ 6.0kPa ）；入球小动脉粗而短，血流阻力小，出球小动脉细而长，血流阻力大。囊内压：较为恒定，为10mmHg(1.33kPa), 生成的原尿不断被带走。主要取决于血浆胶渗压的大小：入球端， 胶渗压为25mmHg(3.33kPa) ，所以， 此时有效滤过压 45- （ 25+10） 10mmHg，当胶渗压升至35mmHg(4.67kPa)时，有效滤过压0，达到滤过平衡（ filtration eqilibrium） , 停止滤过。所以，虽然肾小球毛细血管的全长都有滤过作用，但只是在有效滤过压

17、为0 之前的一段毛细血管有滤过作用。此长度称为有效滤过长度。三、影响肾小球滤过的因素（一）滤过膜的通透性和面积 保证肾小球正常滤过的结构基础一般情况下，滤过膜的通透性稳定，总滤过面积为1.5m2。病理变化机械 / 电屏障被破坏异常：蛋白尿、血尿。如：肾小球肾炎/ 缺氧蛋白尿；病变血尿。肾小球毛细血管管径变窄/ 完全阻塞有效滤过面积滤过率少尿、无尿。如：急性肾小球肾炎肾小球毛细血管内皮增生、肿胀，基膜增厚毛细血管管腔变窄/ 完全阻塞有效滤过面积滤过率少尿、无尿。（二）有效滤过压1. 肾小球毛细血管血压 滤过动力一定范围内（80180mmHg）变化时，通过自身调节，血流量稳定。剧烈运动时，血流量重

18、新分配，肌肉和脑的血流增多，肾血流减少，使毛细血管血压降低，导致有效滤过压降低，滤过率降低。毛细血管血压80mmHg时 - 少尿； 40mmHg时- 无尿。如：大失血导致少尿，甚至无尿；高血压晚期， 入球小动脉发生气质性病变，血管狭窄， 毛细血管血压下降，导致少尿、无尿。2. 血浆胶渗压正常时，血浆蛋白浓度稳定，所以胶渗压无明显波动。当血浆蛋白浓度下降（大量输盐水/ 病理性蛋白减少）胶渗压下降有效滤过压增高肾小球滤过率升高尿量增多。3. 囊内压正常时很稳定。肾盂结石、输尿管结石、肿瘤压迫导致流向膀胱的尿路梗阻，囊内压升高，有效滤过压降低，滤过率下降。一些药物（磺胺）易在酸性环境中结晶析出某些疾

19、病发生溶血，滤液中含血红蛋白导致阻塞肾小管，使囊内压升高，有效滤过压下降，滤过率降低。（三）肾血浆流量（renal plasma flow）其它条件不变，肾小球血浆流量与肾小球滤过率成正比；主要影响滤过平衡的位置。从入球小A出球小 A，小分子物质滤出胶渗压有效滤过压。血浆流量胶渗压上升速度有效滤过压递减滤过平衡靠近出球小A有效滤过长度滤过率；反之，则。剧烈运动、大失血和严重缺氧等病理情况交感神经兴奋血管收缩，血流量和血浆流量显著肾小球滤过率显著。第三节肾小管和集合管的转运功能人每天生成原尿180L，终尿 1.5L ，99被重吸收。原尿中不同物质被重吸收的程度不同：葡萄糖被全部重吸收，钠、尿素等

20、不同程度地重吸收，肌酐、尿酸和K+还可被分泌。重吸收（ reabsorption）物质从肾小管液中转运至血液中。分泌（ secretion）上皮细胞将本身产生的物质或血液中的物质转运至肾小管腔内。肾小球滤过液进入肾小管后称为小管液（tubular fluid）。物质通过肾小管上皮的转运包括被动转运和主动转运。被动转运小管液中的溶质顺电化学梯度进行扩散，以及水在渗透压作用下进行渗透，从管腔移至管周组织液的过程。（或：溶质通过肾小管上皮细胞的过程。渗透压之差是水的转运动力。）主动转运溶质逆电化学梯度通过肾小管上皮细胞的过程。主动转运需消耗能量，根据能量来源的不同分为：原发性主动转运所消耗的能量由A

21、TP水解直接提供。如：Na+、K+等。继发性主动转运所需能量不是直接来自钠泵，而来自其它溶质顺电- 化学梯度转运时释放的。如：葡萄糖、氨基酸、Cl- 等。一、近端小管中的物质转运在近端小管，滤过液中67的 Na+、 Cl- 、 K+和水被重吸收，85的 HCO3-被重吸收，葡萄糖和氨基酸被全部重吸收；H+被分泌到肾小管中；近端小管重吸收的关键动力是：上皮细胞基侧膜上的钠泵。（一） Na+、 Cl- 和水的重吸收该段小管液与血浆渗透压相同，是等渗重吸收； 在管腔膜上存在可转运Na+的载体， 小管细胞的基侧膜上有钠泵，通过“泵- 漏模式”（ pump-leak model ）重吸收。结构：转运体、

22、钠泵、紧密连接。1. 近端小管前半段：主要与HCO3-和葡萄糖、氨基酸一起被重吸收；Na+进入上皮细胞的过程 H+的分泌和葡萄糖、氨基酸的重吸收密切相关。（ 1） Na+-H+逆向转运：Na+-H+交换体的逆向转运小管液中Na+顺电化学梯度进入细胞，H+分泌到管腔中， 有利于 HCO3-的重吸收。（2） Na+-葡萄糖的同向转运：Na+顺电化学梯度进入上皮细胞内，释放能量的同时由Na+-葡萄糖同向转运体将葡萄糖转运至细胞内，糖通过易化扩散从基侧膜进入血液。Na+的重吸收促进水通过基膜进入相邻毛细血管，水的重吸收多于Cl- 的重吸收，且HCO3-的重吸收速率明显大于Cl- 的重吸收近端小管的Cl

23、-高于管周组织间液。2. 近端小管后半段：NaCl 主要通过细胞旁路和跨上皮细胞两条途径被重吸收的。（1）细胞旁路：此段绝大多数的葡萄糖、氨基酸已被重吸收，Cl-比周围间质的浓度高 20 40 Cl- 顺浓度梯度经细胞旁路（紧密连接）重吸收入血管腔内带正电，管腔外带负电 Na+顺电位差经细胞旁路被动重吸收。*（ 2）跨上皮细胞：NaCl 的跨上皮细胞重吸收与H+和甲酸盐（ formate,F-）再循环有关。通过管腔膜上相互耦联的Na+-H+交换和 Cl- 甲酸根交换，进入小管液的H+与 F- HF（甲酸） ，脂溶性很强， 可迅速进入细胞， 分解为 H+和甲酸根甲酸根和Cl- 逆向转运 Cl-进

24、入细胞，甲酸根进入小管液中。该过程可再循环。近端小管的NaCl 的跨细胞途径的主动重吸收占2/3 ，细胞旁路途径的被动重吸收占1/3 。水的重吸收是被动的。随着溶质的吸收，靠渗透作用通过紧密连接和跨上皮途径进入细胞间隙细胞间隙静水压管周毛细血管内静水压低， 胶渗压高水通过小管周围组织间隙进入毛细血管。（二） HCO3-的重吸收与H+的分泌HCO3-的重吸收与H+的分泌密切相关HCO3-的重吸收速度明显大于Cl- 。1.Na+-H+ 逆向交换：乙酰唑胺可抑制碳酸酐酶的活性Na+-H+ Na+和 HCO3-的重吸收 NaHCO3、 NaCl 和水的排出利尿。2. 通过管腔膜上的 H+泵可将一部分

25、H+分泌到管腔中。（三） K+的重吸收微穿刺实验表明：肾小球滤过的K+，67在近端小管被重吸收，尿中的K+主要是由远曲小管和集合管分泌的。近端小管对K+的吸收是个主动转运的过程。小管液中浓度为4mmol/L，细胞中的浓度为 150mmol/L 。机制不清。（四）葡萄糖的重吸收原尿中葡萄糖的浓度与血糖浓度相等；终尿中不含葡萄糖；葡萄糖的吸收部位仅限于近端小管，尤其是近曲小管；逆浓度差吸收。1. 机制：以继发性主动转运的方式重吸收。证明：灌流液中去掉葡萄糖等有机溶质Na+的重吸收率；灌流液中去掉Na+，葡萄糖等有机溶质的重吸收将完全停止；钠泵被抑制，葡萄糖的重吸收也会受阻。在管周膜，葡萄糖以载体为

26、中介，逆浓度差进入细胞。2. 肾糖阈和葡萄糖的吸收极限量：近端小管对葡萄糖的重吸收有一定限度。（1）肾糖阈：尿中不出现葡萄糖的最高血糖浓度/ 尿中出现葡萄糖的最低血糖浓度。当葡萄糖的滤过量（肾小球滤过率×血浆葡萄糖浓度）达到220mg/min 时（血浆葡萄糖浓度约180mg/100ml ），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，达到肾糖阈。葡萄糖的滤过量220mg/min 时，葡萄糖滤出的增加量尿中含糖量；葡萄糖的滤出量持续葡萄糖滤出的增加量与尿中含糖量相互靠近。（2）葡萄糖的吸收极限量：当血浆葡萄糖浓度达 300mg/100ml 时，葡萄糖滤过量为 375mg

27、/min ，此时，全部肾小管对葡萄糖的吸收均已达到极限， 即葡萄糖吸收极限量尿葡萄糖排出率随血浆葡萄糖的浓度升高而平行增加。机制：与管腔膜上同向转运体的数目有关，不同肾小管重吸收能力不同。成年人肾的葡萄糖吸收极限量：男 375mg/min ，女 300mg/min 。与近端小管Na+-葡萄糖同向转运体的数目有关。（五）其它物质的重吸收和分泌氨基酸、 HPO42-、 SO42-的重吸收机制与葡萄糖类似，只是载体蛋白不同而已。正常时进入滤液的微量蛋白质通过肾小管上皮细胞吞饮作用被重吸收。代谢产物和进入体内的某些物质，如：青霉素、酚红和大多数利尿药等与血浆蛋白结合不能通过肾小球可在近端小管被主动分泌

28、到小管液中。二、髓袢中的物质转运在髓袢约20的 Na+、 Cl- 和 K+等物质被进一步重吸收，且髓袢升支粗段的NaCl 重吸收在尿液稀释和浓缩机制中有重要意义。1. 微穿刺实验证明：髓袢升支粗段管腔内为正电位（ +10mV）该段的 Cl- 是逆电化学梯度被上皮细胞吸收的。2. 微灌流实验表明：灌流液中不含K+管腔内的正电位基本消失Cl- 的重吸收率很低说明小管液中的K+和Cl-的重吸收有密切关系。钠泵抑制剂哇巴因抑制钠泵Cl-的的转运受阻钠泵的活动是Cl-重吸收重要因素。3.NaCl的主动重吸收：Na+:2Cl-:K+的同向转运模式上皮细胞基侧膜上钠泵将Na+由细胞内泵向组织间液细胞内Na+

29、浓度梯度Na+:2Cl-:K+与管腔膜上同向转运体结合同向转运体复合物Na+携带2Cl-和K+顺电化学梯度入胞。去向不同： Na+由钠泵泵至组织间液；Cl- 顺浓度梯度经管周膜上的Cl- 通道进入组织间液； K+顺浓度差经管腔膜返回管腔，继续参与同向转运。2Cl- 进入组织间液，K+返回管腔管腔内出现正电位。由于管腔内出现正电位 Na+顺电位差从细胞旁路进入组织间液 （不耗能的被动重吸收）。4. 该模式说明：通过钠泵的活动继发性主动重吸收了2Cl-；同时伴有2Na+的重吸收，其中1 个为主动重吸收，1 个被动重吸收，节省50的能量。髓袢升支粗段对水通透性很低水盐重吸收的分离，水留在小管内小管液

30、呈低渗，组织间液为高渗利于尿液的浓缩和稀释。同向转运体对速尿、利尿酸等利尿剂很敏感，二者结合抑制转运功能管腔正电位消失 NaCl 重吸收受抑制干扰尿的浓缩机制利尿。三、远端小管和集合管的物质转运对 NaCl 和水的重吸收，对 K+和 H+的分泌根据机体的水盐平衡状况来进行调节；抗利尿激素（血管升压素）调节水的重吸收，醛固酮调节Na+、 K+的转运。远曲小管和集合管的上皮细胞间隙的紧密连接对小离子通透性较低Na+、Cl- 和 K+不易通过紧密连接回漏至小管腔内管内外离子浓度和电位梯度大。远曲小管初段对水的通透性很低，仍主动重吸收NaCl ，继续产生低渗小管液。 Na+ 在远曲小管的重吸收逆较大的

31、电化学梯度主动重吸收。远曲小管的钠泵在肾单位中活性最高。在远曲小管初段， Na+是通过 Na+-Cl- 同向转运入胞的，然后由钠泵将 Na+泵出细胞被重吸收入血；该同向转运体可被噻嗪类利尿药所抑制。远曲小管后段和集合管含两类细胞：主细胞 (principalcell):主动重吸收Na+和水，分泌 K+；通过管腔膜上的Na+通道，Na+顺电化学梯度入胞，然后由钠泵泵至细胞间液被重吸收。闰细胞（ intercalated cell）：主要分泌H+。（一） K+的分泌：远曲小管和集合管尿中 K+的排出量视其摄入量而定，维持血K+浓度的相对恒定。K+的分泌动力包括： Na+通过主细胞膜的 Na+-ch

32、 进入细胞， 再由基侧膜上的钠泵泵至细胞间隙生电性，管腔内带负电位（ -10 -40mV），成为 K+从细胞内分泌至管腔的动力。如：静脉内注射一定量的 Na2SO4时，由于 SO42-在肾小管中不易被吸收负电位K+的分泌。在远曲小管后段和集合管的主细胞内的K+ 明显高于小管液中， K+顺浓度梯度通过管腔膜上的K+-ch 进入小管液。 Na+ 进入主细胞刺激钠泵更多的K+从细胞外液泵入细胞内细胞内K+ 促进 K+分泌。所以， K+的分泌与 Na+的重吸收密切相关。（二） H+的分泌：近端小管： Na+-H+交换。远曲小管和集合管：管腔闰细胞膜上的H+泵，逆电化学梯度的主动转运。细胞内： CO2+

33、H2O H+HCO3-H+由 H+泵泵至小管液，HCO3-从基侧膜回到血液中。 H+HPO42- H2PO4-（可滴定酸）， H+NH3 NH4+，二者都不易通过管腔膜而留在小管液中决定尿液的酸碱度。（三） NH3的分泌：远曲小管和集合管1. NH3 的来源及转运：细胞代谢中，谷氨酰胺脱胺 NH3 NH3 具有脂溶性，可通过细胞膜向小管周围组织间液和小管液自由扩散。扩散量取决于两种液体的 pH值，小管液 pH 较低 NH3较易向小管液中扩散。2. 机制：H+小管液 pH利于NH3的分泌。小管液中H+NH3 NH4+ NH3 促进NH3的分泌。NaCl带来的Na+与H+交换而进入小管细胞，与HC

34、O3-一同运回血。所以，NH3的分泌促进了H+的分泌，也促进了NaHCO3的重吸收。案例：患者 27 岁，女性，3 天前因车祸造成头部外伤入院，病情虽严重，但情况尚稳定。脑部计算机断层扫描（CT）检查显示脑水肿，但无出血性脑病表现，血清电解质检查显示进行性高钠血症， 尿检显示排除大量的稀释尿。结果证实， 该患者为一例头部外伤引起的中枢性尿崩症。问题与思考：在这种情况下，患者体内血管升压素水平发生怎样的改变？急性期表现为多尿，在损伤后发生，一般持续4-5天，主要是因为损伤引起神经元休克，不能释放AVP，导致AVP降低。中间期表现为少尿和尿渗透压增高，由AVP从变性神经元中溢出，使循环中AVP突然

35、增多。持续期表现为持续性多尿，AVP持续存在。血管升压素对远端小管后半段和集合管的作用机制是什么？血管升压素的生理作用：主要作用是提高远曲小管和集合管上皮细胞对水的通透性，促进水分重吸收，使尿液浓缩，尿量减少。此外，还能增强内髓集合管对尿素的通透性。血管升压素（ antidiuretic hormone， ADH），是由9 个氨基酸残基组成的小肽，由下丘脑的视上核和室旁核的神经元合成，主要是提高远曲小管和集合管上皮细胞对水的通透性，从而增加水的重吸收，使尿液浓缩，尿量减少（抗利尿）。此外，血管升压素也能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

36、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。血管升压素与远曲小管和集合管上皮细胞管周膜上的V2 受体结合后， 通过 G蛋白激活膜内的腺苷酸环化酶，使上皮细胞中cAMP的生成增加； cAMP激活上皮细胞中的蛋白激酶，激活的蛋白激酶使管腔膜的膜蛋白磷酸化而发生构型改变，促使管腔膜附近的含有水通道蛋白的小泡镶嵌在管腔膜上，增加管腔膜上的水通道， 从而增加对水的通透性。当血管升压素缺乏时，管腔膜上的水通道担保可在细胞膜的衣被凹陷处集中，后者形成吞饮小泡进入胞浆，称为内移。 此时，管腔膜进入细胞内，就可调节管腔膜对水的通透性。基侧膜则对水可自由通过， 依次，水通过管腔膜进入细胞后可自由通过基

37、侧膜进入毛细血管而被重吸收。人抗利尿激素第八位上为精氨酸，故称为精氨酸升压素。 抗利尿激素可使全身微动脉和毛细血管前括约肌收缩， 升高血压。 但在生理情况下， 血中抗利尿激素浓度极低，对血管没有明显作用，只有在严重出血或大剂量使用时，血中抗利尿激素显著提高，才有缩血管作用。 临床上常做微血管出血（如肺出血、子宫出血等）时的止血药。在血管升压素存在时自由水清除率如何变化？血管升压素存在时肾小管吸收水分增加，体内水潴留，体液容量增加及稀释性低钠血症，为了维持细胞内外渗透压平衡，水分进入细胞内，造成细胞内水肿，特别脑细胞水肿更明显，导致自由水清除率降低、水潴留、低钠血症，低渗透压血压等一系列临床表现

38、。提示：本例患者为脑外伤引起的中枢性尿崩症。血管升压素（VP），又被称为抗利尿素（ ADH），是下丘脑的视上核和室旁核的神经元分泌的一种激素。他在细胞体中合成，经下丘脑 - 垂体束运输到神经垂体储存，在收到特异性的刺激后释放出来。VP与远曲小管和集合管上皮细胞顶端膜上的VP受体（ V2 受体）结合后，通过G蛋白 - 腺苷酸环化酶 - 蛋白激酶A 信号途径使细胞内包含有水通道（AQP）的囊泡并分别嵌入顶端膜上，从而增加膜上的水通道数，对自由水的通透性增加。当外伤引起主要是下丘脑垂体受损是，VP分泌减少，甚至缺乏是，管腔膜上的水通道（ AQP）可向内凹陷，形成吞饮小泡进入胞浆，因此，顶端膜上对水的

39、通透性降低，小管液中水被重吸收的量也减少，排除大量的低渗尿。此时自由水清除率（CH2O）值可高达14.3ml/min （ 20.9L/d ）。第四节尿液的浓缩和稀释尿的渗透浓度 （ osmolality）可由于体内缺水/ 水过多等不同情况而出现大幅度的变动；体内缺水高渗尿尿浓缩。正常人尿液的渗透浓度可在50 1200 mOsm/(kg.H2O) 之间波动。根据尿的渗透浓度可了解肾的浓缩和稀释能力。肾的浓缩和稀释能力在维持体液平衡和渗透压恒定中起重要的作用。一、尿液的稀释尿液的稀释是由于溶质被重吸收而水不易被重吸收造成的。髓袢升支粗段对NaCl 主动重吸收，而对水不通透小管液变为低渗。抗利尿激素

40、调节远曲小管和集合管对水的通透性。小管液流经远曲小管和集合管时，NaCl 可继续重吸收。举例：抗利尿激素缺乏严重的尿崩症每天排出高达20L 的低渗尿，相当于肾小球滤过率的10。二、尿液的浓缩 逆流倍增学说尿浓缩是由于小管液中水被重吸收，而溶质仍留在小管液中。水重吸收的动力来自髓质渗透梯度的建立。皮质组织渗透压：与血浆等渗；髓质组织渗透压：高渗。从髓质外层乳头部，组织液渗透浓度与血浆渗透浓度之比成倍。低渗小管液集合管（外髓内髓），受ADH的调节渗透作用水不断进入高渗的组织间液高渗尿。所以，髓质的渗透梯度的建立成为浓缩尿的必要条件。髓袢是形成髓质高渗梯度的重要结构，髓袢越长，浓缩能力越强。举例：沙

41、鼠的肾髓质内层特别厚，能产生 20 倍于血浆渗透浓度的高渗尿；猪的较短，产生 1.5 倍于血浆渗透浓度的尿液；人的髓袢具有中等长度，最多产生4 5 倍于血浆渗透浓度的高渗尿。（一）逆流交换与逆流倍增（二）肾髓质高渗梯度的形成1. 尿素循环：皮质和外髓部的远曲小管和集合管对尿素无通透性，一方面在ADH的作用下，另一方面升支粗段对NaCl 的重吸收外髓高渗，导致小管液中的 尿素 .在内髓部，对尿素有通透性。尿素顺浓度差迅速扩散至管周组织液内髓高渗。内髓部不同节段的肾小管对尿素的通透性不同。2.Na+ 、水吸收不同步：降支细段：对Na+无通透性，对水有通透性水被“抽出”从上至下，降支细段内NaCl

42、的浓度越来越大。（该段对尿素不通透）髓袢升支：不易通水，对NaCl 有通透性。i. 升支细段： 对 NaCl 有良好的通透性， 且 NaCl 较高 NaCl 以被动扩散的方式向组织液中扩散内髓的渗透压进一步。ii. 升支粗段：小管液 NaCl 升支粗段 Na+、 Cl- 和 K+协同转运 NaCl 主动重吸收小管液中 NaCl 进一步小管外，外髓部从上至下，渗透压逐渐。3. 二者相互协同外髓部组织液的高渗梯度由升支粗段对NaCl 的主动重吸收建立的。内髓部组织液的高渗梯度由尿素循环和NaCl 的被动扩散建立的。尿素的再循环有助于高渗梯度的建立。由此可见， 髓袢升支粗段对NaCl 的主动重吸收是

43、髓质渗透梯度建立的主要动力，而尿素和 NaCl 是建立髓质渗透梯度的主要溶质。（三）肾髓质高渗梯度的保持直小血管在保持肾髓质高渗中的作用逆流交换。三、影响尿液浓缩和稀释的主要因素（一）髓袢机能1. 某些肾疾患，如慢性肾盂肾炎肾髓质纤维化 / 肾囊肿肾髓质萎缩，都髓袢的逆流倍增作用尿浓缩能力。2. 速尿、 利尿酸等药物， 抑制了升支粗段对NaCl 的主动重吸收影响髓质高渗梯度的建立利尿。（二）直小血管血流1. 血流过快 NaCl、尿素得不到充分交换被血流带走较多溶质髓质高渗梯度。2. 血流过慢水不能及时被血流带走髓质高渗梯度。3. 髓质血流不具有自身调节机制，随动脉压改变而改变。如：高血压病人，

44、髓质血流髓质高渗梯度尿浓缩能力。（三）尿素浓度尿素是形成内髓高渗和建立高渗梯度的重要因素，其为蛋白代谢产物。1. 蛋白摄入不足尿素生成髓质高渗梯度尿浓缩。2. 老人蛋白代谢率低尿浓缩机能；摄入较多蛋白时，尿浓缩机能可暂时改善。第五节尿生成的调节一、肾内自身调节（一）小管液中溶质的浓度小管液中溶质的浓度决定着小管液渗透压的高低；渗透压具有对抗肾小管和集合管重吸收水的作用，当小管液渗透压妨碍水的吸收。如：糖尿病人，小管液中糖渗透压妨碍水的重吸收多尿；临床上使用一些肾小球能滤出而不能被肾小管重吸收的药物 （甘露醇） 静脉注射渗透压利尿消除水肿（渗透性利尿）。渗透性利尿由于小管液中溶质浓度过高，使小管

45、液渗透压升高，导致肾小管对小管液中水分的重吸收下降，排出尿量增加。（二）球 - 管平衡 (glomerulotubular balance)1. 定比重吸收（constant fraction reabsorption）近端小管对溶质和水的重吸收量是固定不变的，随肾小球滤过率的变化而变化。球 - 管平衡不论滤过率增 / 减，重吸收率始终占滤过率的65 70。球 - 管平衡的生理意义：使终尿量不致因滤过率的增减而发生大幅度的变化。近端小管和髓袢降支细段，对水的重吸收是等渗重吸收，吸收量与渗透压有关，与体内是否缺水无关；远曲小管和集合管对水的重吸收率不高，但吸收量与体内的出入情况而定，且受激素调节

46、。ADH水的重吸收。2. 机制：与管周毛细血管血压和胶体渗透压的改变有关。在肾血流不变的前提下，肾小球滤过率出球小动脉血量血浆胶渗压管周组织液迅速进入毛细血管细胞间隙静水压回漏；反之，细胞间隙静水压回漏。3. 影响因素：渗透性利尿重吸收率6570。充血性心力衰竭肾灌注压和血流量明显出球小动脉代偿性收缩肾小球滤过率仍保持原水平滤过分数，而近端小管旁毛细血管血压，血浆胶渗压Na+和水的重吸收， 65 70体内钠盐潴留，细胞外液量水肿。二、神经和体液调节（一）肾交感神经的作用1. 入球小动脉和出球小动脉收缩：前者比后者更明显肾小球毛细血管血浆流量和血压都肾小球有效滤过压肾小球滤过率。2. 刺激球旁器中的球旁细胞释放肾素血管紧张素II和醛固酮含量增加肾小管对NaCl 和水的重吸收。3. 交感神经兴奋N.E+近端小管和髓袢上皮细胞膜上的1 受体近端小管和髓袢对NaCl 和水的重吸收；反之，抑制交感神经兴奋，阻断（二）抗利尿激素（antidiuretic hormone, ADH又称：血管升压素（arginine vasopressin, AVP1.ADH 的合成、释放：）1 受体作用相反。是由 9 个氨基酸残基组成的肽，由下丘脑视上核（为主）、室旁核的神经元胞体合成。经下丘脑垂体束N.f 的轴浆运输神经垂体贮存于轴突末梢囊泡内。平时少量