四川农业大学动物生理学泌尿详解

1、第八章 泌尿 目的要求: 了解与排泄功能相适应的肾单位功能解剖特征; 掌握尿的生成过程、影响因素及调节； 掌握尿的浓缩与稀释。 下一页下一页上一页概 述 排泄：是指机体内新陈代谢过程中产生的代谢产物经经血液循环，通过排泄器官排出体外的过程。下一页上一页 排泄途径与排泄物： 1、呼吸器官：主要是CO2、少量水份和一些挥发性物质，以气体形式随呼气排出。 2、消化器官：由肝代谢产生的胆色素及由小肠分泌的无机盐（如钙、镁、铁等）随粪便由大肠排出。 3、皮肤：代谢终产物的一部分水、尿素、无机盐可由皮肤排出体外。 4、肾脏：由含氮化合物代谢所产生、比较难扩散的终产物如尿酸、肌酸、肌酐等；脂肪代谢产生的非挥

2、发性酸的盐（硫酸盐、磷酸盐、硝酸盐）及部分摄入过量的和代谢产生的水、电解质等均以尿的形式由肾脏排泄。 由肾脏排出的排泄物种类多，数量大。因此，肾脏是机体最重要的排泄器官。肾脏还能调节机体的渗透压平衡和酸碱平衡。第一节 肾脏的解剖和血流特点下一页上一页一、肾脏的解剖特点（一）肾单位和集合 肾脏由许多肾单位构成，每个肾单位可分为肾小体和肾小管两部分；肾小体又分为肾小球和肾小囊。 皮质 髓质输尿管 肾盂 下一页上一页下一页上一页 肾单位 肾小体 肾小管 肾小球 肾小囊 近球小管 髓袢细段 远球小管 近曲小管 髓袢降支粗段 髓袢降支细段 髓袢升支细段 髓袢升支粗段 远曲小管 髓袢 2、近髓肾单位：分布

3、于近髓质的皮质内层，肾小球体积大，髓袢长深入到内髓质层或乳头部。出球小动脉不仅缠绕于近曲小管，而且还形成了U形直小血管深入髓质与髓袢伴行。近髓肾单位在尿的浓缩和稀释中起到重要作用。下一页上一页（二）皮质肾单位和近髓肾单位1、皮质肾单位：肾小体位于外皮质层和中皮质层，体积较小，髓袢短只达外髓质层，甚至不到髓质。入球小动脉比出球小动脉粗（2:1）。（三）球旁器 由球旁细胞、球外系膜细胞和致密斑组成。球旁细胞分泌肾素。球外系膜细胞，位于入球小动脉、出球小动脉和致密斑之间的一群细胞，具有吞噬功能。致密斑与入球小动脉和出球小动脉接触，可感受小管液中NaCl浓度的下一页上一页变化，并将信息传递到球旁细胞，

4、调节肾素的分泌与释放。球旁器主要分布在皮质肾单位，因而皮质肾单位含肾素较多，对尿的生成起主要作用。 二、肾脏的血流特点 1、肾动脉直接由腹主动脉垂直分出，短而粗，是机体供血量最丰富的器官（每分钟血流量为心输出量的1/51/4，而肾脏仅占体重的0.5%左右） 。下一页上一页 2、肾血流量分布不均：94%分布于肾皮质，约5%分布于外髓部，剩余不到1%分布于内髓部。 3、来自于肾动脉的血液要流经两段小动脉和两段毛细血管网。 4、入球小动脉血压较高。下一页上一页（一）肾血流量的自身调节 无外来神经支配下，在动脉血压一定的变动范围内（80180mmHg）,肾血流量能保持恒定的现象称为肾血流量的自身调节。

5、肾血流量主要取决于肾血管阻力，其中最重要的是入球小动脉的阻力。 （二）肾血流量的神经和体液调节 入球小动脉和出球小动脉血管平滑肌受肾交感神经支配，末梢释放NA可与受体结合。安静时，肾交感神经使血管平滑肌产生紧张性收缩。肾交感神经可以引起肾血管平滑肌强烈收缩，肾血流量减少，同时可直接促进上皮细胞对Na+、Cl-等离子的重吸收，刺激球旁细胞分泌肾素。此外，肾神经中的多巴胺能神经纤维兴奋时可引起肾血管舒张。 肾上腺髓质释放的NA和A，循环血液中的血管升压素和血管紧张素II，内皮细胞分泌的内皮素等均可引起血管收缩，肾血流量减少。肾组织中生成的前列腺素、NO和缓激肽等可引起肾血管舒张，肾血流量增加。 循

6、环血液经过肾小球毛细血管时，血浆中的水和小分子溶质（包括少量小分血浆蛋白）可以滤过肾小囊的囊腔形成滤过液。该液体中除不下一页上一页第二节 肾小球的滤过作用含血细胞和大分子的蛋白质外，其余成分均与血浆接近，渗透压、酸碱度也都与血浆大体相似，因此称为血浆的超滤液或原尿。原尿是通过肾小球滤过作用而产生的。取决于肾小球滤过膜的通透性和有效滤过压。（一）肾小球滤过膜及其通透性 有三层，内层是毛细血管的内皮层，上面有许多窗孔；中间层是非细胞性的基膜层，是滤过膜的主要滤过屏障；外层是肾小囊的上皮细胞层，其细胞表面有足状突起称为足细胞。基膜对大分子物质的滤过起到机械屏障作用。三层膜上带负电的糖蛋白起电化学屏障

7、作用。下一页上一页 不同物质通过滤过膜的能力称为肾小球滤过膜的通透性，取决于被滤过物质的分子大小及其所带的电荷。尿中一般不含蛋白质，在一些肾病综合症中常出现蛋白尿现象。皮质肾单位的入球小动脉粗而短，血流阻力小；出球小动脉细而长，血流阻力大，因此肾小球毛细血管血压较其它器官的毛细血管血压高。 当有效滤过压下降到零时，肾小球滤过净流量为零，就达到滤过平衡。因此，只有入球小动脉起始端到滤过平衡点的一段肾小管有滤过作用。 下一页上一页（二）有效滤过压和滤过平衡 肾小球滤过作用的动力是滤过膜两侧的压力差，称为肾小球的有效滤过压：有效滤过压=肾小球毛细血管压-（血浆胶体渗透压+肾小囊内压）。 下一页上一页

8、第三节 肾小管和集合管的重吸收与分泌作用 肾小球滤过液进入肾小管称为小管液，小管液经过肾小管和集合管的重吸收与分泌作用最后排出体外的液体称为终尿。 肾小管和集合管的重吸收功能是指肾小管上皮细胞将水和溶质从小管液中转运到血液中的过程。肾小管和集合管对各种物质重吸收具有选择性；分泌是指肾小管上皮细胞将本身产生的物质或血液中的物质转运至小管液（腔）中的过程。一、肾小管和集合管物质转运的方式和途径 肾小管和集合管的物质转运有被动转运和主动转运两种方式。物质跨肾小管上皮的转运通过跨细胞途径和旁细胞途径来完成。下一页上一页需要注意的问题： 应该说小管液在流经肾小管和集合管整段时，各种物质都要进行转运。只不

9、过有多有少，以那一段为主罢了。而且物质总是在进进出出。 只要有跨膜转运，相同或同类物质几乎都具有相同的转运机制，因此在以前各章中所涉及到的机制可以通用。 一种物质转运时会影响到其它种物质的转运，有链式转运过程，如：以Na+为原发性主动转运，可导致Cl-、H+、K+、Ca2+、葡萄糖、氨基酸等的继发性主动转运， Na+泵活动是原动力。Na+的转运电荷不平衡 Cl-转运渗透压不平衡H2O的转运。同样HCO3-浓度梯度扩散 电荷不平衡 Cl-转移。 同一种物质可能有多种转运方式，具体要看在什么地方和当时的主要条件（矛盾）如何。如，扩散，不论什么物质只要有电化学梯度，就会有扩散，但有时我们又重点强调主

10、动转运过程，这与突出重点讨论膜的某方面特性而将它忽略了有关。 在理解小管液中物质转运过程时，应有一个小管液在流动的过程中浓度发生改变、小管的通透性也发生变化的观念，要有一个动态的概念才好理解。 下一页上一页二、肾小管和集合管中的重吸收作用 80%85%的HCO3-，70%Na+、Cl-、K+和水在近球小管重吸收。（一）葡萄糖和氨基酸的重吸收 小管液中葡萄糖和氨基酸在近球小管处全部被重吸收。近球小管对葡萄糖的吸收有一定的限度。当血液中葡萄糖的浓度超过16.8 mmol/L（或者下一页上一页11.2 mmol/L）时，肾小管对葡萄糖的吸收已达到极限，滤液中的葡萄糖不能全部被重吸收，尿中开始出现葡萄

11、糖。因此，将刚能使尿中出现葡萄糖的血浆葡萄糖浓度称为肾糖阈。氨基酸与葡萄糖重吸收机制相同，小分子血浆蛋白通过胞吞作用被重吸收。（二）Na+、Cl-的重吸收 近球小管前半段Na+主要与HCO3-和葡萄糖、氨基酸一起被重吸收，在后半段与Cl-和K+一起被重吸收。Na+泵提供动力。髓袢降支粗段对Na+ 不通透。 下一页上一页Na+和细胞内的H+共同与管腔膜上的交换体蛋白结合，以相反的方向转运。小管液中Na+顺着浓度梯度进入细胞而H+从细胞内分泌到小管腔的过程，称为Na+- H+交换。下一页上一页 在近球小管后半段，有Na+-H+和Cl-HCO3-的逆向转运机制，结果是Na+和Cl-进入细胞，而H+和

12、HCO3-进入小管液。进入细胞内的Cl-和K+可由基底侧膜的同向转运机制进入细胞间隙，然后吸收进入血液，小管液中的H+和HCO3-还可重新进入细胞。下一页上一页 髓袢升支细段对水几乎不通透，对Na+、Cl-和尿素都有通透性，Na+、Cl-的吸收完全是被动扩散。髓袢升支粗段对水的通透性仍很低，但Na+、Cl-和K+以跨细胞和旁细胞途径被主动重吸收。下一页上一页 髓袢升支粗段通过同向转运体将1个Na+、2个Cl-和1个 K+转运到细胞内，进入细胞的Cl-从基底侧膜顺浓度差进入细胞间隙，Na+经钠泵进入细胞间隙。K+还可从顶端膜上的通道顺浓度差返回小管腔，导致小管液带正电位，结果又使Na+顺电位差经

13、旁细胞途径进入细胞间隙。下一页上一页（三）K+的重吸收 肾脏对K+的排出量取决于肾小球的滤过量、肾小管对K+的重吸收量和分泌量。滤过的K+有6570%在近球小管被重吸收，2530%在髓袢被重吸收，远球小管可重吸收K+也能分泌K+。而尿中的K+主要由远曲小管和集合管所分泌。小管腔的电位低于细胞间隙液（-4mV）；小管液K+浓度低于小管上皮细胞（150mmol/L）。那么，近球小管对K+的吸收是主动重吸收还是通过细胞旁途径的被动转运（四）HCO3-的重吸收 肾小球滤过的8085%的HCO3-在近球小管被重吸收，但是HCO3-不易通过管腔膜，因此要以CO2的形式重吸收。下一页上一页（五）水的重吸收

14、原尿中65%70%的水在进球小管被重吸收，髓袢降支细段和远曲小管各重吸收10%，其余在集合管重吸收。Na+、Cl-、K+、葡萄糖、氨基酸被重吸收进入细胞间隙导致小管液渗透压，而细胞间隙渗透压。因此，水通过旁细胞和跨细胞途径被重吸收进入细胞间隙。进入细胞间隙，细胞间隙的静水压。由于管周毛细血管内的静水压较低，胶体渗透压较高，水转运进入毛细血管。远球小管和集合管对水的转运使可调节的，水重吸收主要受到抗利尿激素的调节。下一页上一页下一页上一页三、远球小管和集合中的分泌与排泄 小管液在流经远球小管和集合管的过程中，有小部分的Na+、Cl-和水杯重吸收，并有不同量的K+、H+和NH3被分泌到小管液中。远

15、曲小管和集合管重吸收作用的最大特点是Na+和H2O的重吸收分离。Na+的重吸收受醛固酮的调节；水的重吸收则受抗利尿激素的调节。下一页上一页 Na+和Cl-通过Na+-Cl-同向转运体转运进入细胞，继而被重吸收进入血液。远曲小管后段和集合管管壁的主细胞可重吸收Na+和水，分泌K+；而闰细胞则主要分泌H+。下一页上一页 远曲小管和集合管通过闰细胞管腔膜上的H+泵和H+-K+泵主动分泌。H+的来源于细胞内的CO2和H2O。H+的分泌常与Na+交换而与K+形成竞争。HCO3-由基底侧膜通过Cl-HCO3-逆向转运进入细胞间隙。 下一页上一页 远曲小管和集合管上皮细胞代谢产生的NH3，可以向小管液或细胞

16、间隙液自由扩散。小管液中的NH3与H+结合生成NH4+， 进一步与强酸盐（如NaCl）的负离子结合随尿排出。强酸盐解离后的正离子（如Na+）可与H+交换进入小管上皮细胞，再与HCO3-一起被吸收回血液。NH3还可以NH4+的形式分泌，NH4+取代H+进行NH4+-Na+交换。几乎整个肾小管都存在转运形式。第四节 尿的浓缩和稀释 肾小球超滤液在流经肾小管各段时渗透压发生变化，在近球小管和髓袢中，渗透压的变化是固定的，但经过远球小管后段和集合管时，渗透压可随体内缺水或水过多等不同情况出现大幅度的变动。 尿的浓缩与稀释是肾脏的主要功能之一，对动物机体水平衡和渗透压稳定的维持有重要意义。尿的浓缩与稀释

17、是与血浆渗透压相比较而言的，与血浆渗透压浓度接近的尿称为等渗尿；高于血浆渗透压的尿为高渗尿，即尿被浓缩；低于血浆渗透压的尿叫为低渗尿，即尿被稀释。下一页上一页一、尿的稀释 尿液的稀释主要发生在远球小管和集合管。在髓袢升支粗段末端小管液是低渗的。如果机体内水而造成血浆晶体渗透压，可使ADH释放，远曲小管和集合管对水的通透性，水不能被重吸收，而小管液中的NaCl继续被重吸收，尤其是髓质部的集合管。因此，小管液的渗透压形成低渗尿。下一页上一页二、尿的浓缩（一）逆流倍增模型 甲、乙两管之间的膜M1能主动从乙管中将NaCl不断泵入甲管，而对水通透性很低，当含NaCl的溶液在甲管中向下流动时，甲管液中Na

18、Cl浓度，而乙管由上向下NaCl浓度也。 丙管内液体渗透压低于乙管，由上向下流动，丙管和乙管之间的膜M2对水有通透性，丙管内的水可通过渗透作用不断进入乙管，液体在丙管内向下流动过程中，溶质浓度由上至下逐渐，丙管下端流出的液体成了高渗溶液。下一页上一页（二）髓袢的逆流倍增机制 肾髓质部的渗透梯度，是尿液稀释和浓缩的基础。其结构基础是髓袢降支与升支中的小管液流动的方向不同，构成的逆流系统。下一页上一页1、升支粗段：由于该段主动重吸收NaCl而对水不通透，其结果是小管液在向皮质方向流动时渗透压逐渐，而周围组织由于NaCl聚集，渗透压。 2、降支细段：对水通透而对NaCl和尿素相对不通透。由于从外髓部

19、向内髓部渗透压逐渐，降支中的水不断进入组织间隙，是小管液由上至下形成渗透压逐渐，至髓袢折返处，渗透压达峰值。3、升支细段：对水不通透，对NaCl通透，对尿素中等通透。4、髓质集合管：髓袢升支粗段、远曲小管和集合管的皮质部及外髓部对尿素的通透性都很低，而集合管的内髓部对尿素的通透性很大。尿素从内髓部的集合管扩散进入肾髓质，肾髓质渗透压进一步升高。所以内髓部组织高渗是由NaCl和尿素共同构成的。下一页上一页 ADH可在增加内髓部集合管对尿素的通透性，从而增高内髓部的渗透压。由于升支细段对尿素有一定通透性，且小管液中尿素浓度比管外组织液低，故髓质组织液中的尿素扩散进入升支细段并随小管液重新进入内髓部

20、集合管，再扩散进入内髓部组织间液，这一尿素循环过程成为尿素再循环。下一页上一页从髓质渗透梯度形成的全过程来看，髓袢升支粗段对Na+和Cl-的主动重吸收是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、直小血管的作用 深入髓质的直小血管也是“U”型，构成逆流交换系统，并与髓袢平行。血液在直小血管下降过程中，Na+和尿素不断升高。在血液折返进入直小血管升支时， Na+和尿素又重新扩散到组织间隙液中，而且还可以再进入直小 下一页上一页血管降支。这样Na+和尿素可以不断地在直小血管降支和升支之间循环运行，因而髓质的溶质不会被血浆大量带走。从降支渗透出的水量一般小于返回升

21、支的量，所以水可随血浆返回体循环，这样就维持了肾髓质的渗透梯度。 第三节 尿生成的调节 尿的生成过程包括肾小球滤过，肾小管和集合管的重吸收与分泌排泄。凡能影响这三个基本过程的因素都可以影响到尿的生成。 一、影响肾小球滤过的因素 影响肾小球滤过作用的主要因素有4个方面：肾小球滤过膜的面积及其通透性、肾小球有效滤过压和肾血流量。 下一页上一页（一）肾小球滤过膜的面积及其通透性 正常情况下高等脊椎动物两侧肾的肾小球滤过面积及其通透性是相对稳定的，只有在病理情况下才有变化。 急性肾小球肾炎，由于肾小球毛细血管官腔变窄或完全堵塞，有效滤过面积减少，导致肾小球滤过作用降低，出现少尿或无尿。 当滤过膜上带负

22、电荷的糖蛋白减少或消失时，有可能导致带负电荷的血浆蛋白滤过量比正常时增加，从而出现蛋白尿。下一页上一页（二）肾小球有效滤过压 凡能影响毛细血管血压、囊内压、血浆胶渗压的因素都能影响到肾小球的有效滤过压，从而影响到肾小球的滤过率。1、肾小球毛细血管血压 由于血管平滑肌具有肌源性自身调节机制，动脉血压在10.623.9 kPa（80180 mmHg）范围内变化时，具有自身调节机制。肾小球的肾血流量可维持恒定，肾小球毛细血管血压及有效滤过压也能维持恒定。 下一页上一页2、囊内压 正常情况下比较稳定。当肾盂或输尿管结石、肿瘤或其他原因引起尿路堵塞，而使囊内压升高时，肾小球有效滤过压和滤过率都下降。某些

23、药物如磺胺类的结晶或因某些药物造成溶血释放的血红蛋白引起肾小管阻塞，导致囊内压升高而影响肾小球滤过率。3、血浆胶体渗透压 正常情况下变化不大，只有当全身血浆蛋白浓度明显下降，则血浆胶体渗透压降低，肾小球有效滤过压增加，滤过率也增加，尿量增加。下一页上一页下一页上一页（三）肾血流量 如果肾血流量血浆胶体渗透压上升速度慢滤过平衡靠近出球小动脉端滤过面积相对滤过率。在严重缺氧和中毒性休克等病理情况下，交感神经兴奋肾血流量滤过率。二、影响肾小管和集合管重吸收及分泌的因素 肾血流量既影响到肾小球的滤过作用，也影响肾小管的物质转运功能。因此，凡能影响肾血流量的因素对尿的生成都有调节作用。肾血流量的影响因素

24、包括肾内自身调节、神经调节和体液调节。 下一页上一页（一）肾内自身调节1、肌源性自身调节 肾的灌注压在相对较大范围内变动时，入球小动脉的阻力能发生相应的变化，因此肾血流量和肾小球滤过率能保持相对稳定，这样使肾的功能不致因血压的变化而改变，使电解质和水的排出能相对稳定。2、小管液溶质的浓度 小管液的渗透压是对抗肾小管重吸收水的力量。通过提高小管液溶质的浓度，达到利尿的方式称为渗透性利尿。3、球-管平衡 正常情况下，近曲小管对Na+等溶质和水的重吸收量与肾小球滤过量之间能保持一定的比例关系（如为肾小球滤过率的6570），这种现象称为球-管平衡。 下一页上一页（二）肾交感神经的调节 肾的血管和肾小管

25、主要受交感神经的支配。交感神经兴奋时，其末梢释放NA： NA与血管平滑肌受体结合，引起血管收缩，而且由于入球小动脉收缩更为明显，因此肾血流量和肾小球滤过率都减少； NA还可与球旁细胞的受体结合，使球旁细胞释放肾素，通过增加血液中的血管紧张素II使醛固酮分泌增加，从而增加肾小管对NaCl和水的重吸收； NA可与近曲小管和髓袢细胞膜上的1受体结合，而增加对Na+、Cl-和水的重吸收。下一页上一页（三）肾功能的体液调节1、抗利尿激素（ADH；血管升压素，AVP） ADH由下丘脑的视上核和室旁核的神经元分泌，经下丘脑-垂体束运输至神经垂体，然后再释放出来。下一页上一页（1）ADH的主要作用 提高远曲小

26、管和集合管上皮细胞对水的通透性，增加对水的重吸收，使尿液浓缩，尿量减少，即发生抗利尿作用。（2）ADH的作用机制 抗利尿激素与远曲小管、集合管上皮细胞膜上的受体结合，依次激活兴奋性G蛋白与腺苷酸环化酶，使上皮细胞中cAMP的生成量增加，从而激活蛋白激酶，使位于管腔膜附近、含有水通道的小泡镶嵌在管腔膜上，使管腔膜上的水通道蛋白数增加并开放，从而增加对水的通透性。上皮细胞的基底侧膜对水可自由通过，因此水通过管腔膜后可自由通过基底侧膜进入毛细血管，被重吸收。当ADH缺乏时，管腔膜上的水通道蛋白返回到细胞内原来的位置，管腔膜上的水通道消失，对水不通透。 下一页上一页下一页上一页（3）ADH的分泌调节 引起抗利尿激素释放的有效刺激主要是血浆晶体渗透压的增高和循环血量的减少。血浆晶体渗透压的改变 在下丘脑的视上核及其周围区域有渗透压感受器 。血浆晶体渗透压升高，ADH分泌增加。循环血量的改变 在高等动物的左心房壁内，在鱼类的第三鳃动脉和腹主动脉交界处有容量感受器。循环血量增加，ADH分泌减少。动脉压 动脉压升高刺激颈动脉窦压力感受器，反射性抑制ADH的释放。痛刺激和情绪紧张 可增加ADH释放量，使尿量减少。下一页上一页下一页上一页大量饮用清水后尿量增多的现象称为水利尿。下一页上一页2、醛固酮 是肾上腺皮质球状带分泌的一种激素。（1）醛固酮的作用机制 醛固酮能促