生理学教学课件：尿的生成和排出

1、主讲：胡德辉第八章 尿的生成和排出 Urine formation and excretion泌尿系统皮 肤呼吸道消化道排泄排泄途径（excretion pathway）排 泄(excretion) 机体通过血液循环把体内的代谢终产物、过剩的物质以及进入机体的异物等排出体外的过程。 肾脏的排泄功能: 排出大部分代谢终产物、异物； 调节细胞外液量、血液渗透压； 维持水、电解质和酸碱平衡。肾脏的内分泌功能：肾素、促红细胞生成素、活化VitD3等 尿生成的基本过程示意图尿液形成的三个过程: 肾小球的滤过。 肾小管和集合管的重吸收。 肾小管和集合管的分泌。Functional anatomy of k

2、idney and renal blood flow第一节肾的功能解剖和肾血流量一、肾的功能解剖 肾脏解剖图(一)肾单位（Nephron）肾单位近端小管髓袢细段远端小管肾小体肾小管肾小球肾小囊1.肾单位的构成髓袢升支粗段远曲小管髓袢降支细段髓袢升支细段近曲小管髓袢降支粗段每个肾有： 106个肾单位2.肾单位的分类皮质肾单位近髓肾单位数 量多少体 积小大血管口径入球小A口径出球小A入球小A=出球小A出球小A形成管周毛细血管网管周毛细血管网、直小血管髓 袢短长球旁器无分 布外、中皮质层内皮质层有人类近髓肾单位占全部肾单位的10%15%球外系膜细胞(extraglomerular mesangial

3、 cell) （吞噬和收缩功能）（二）球旁器juxtaglomerular apparatus致密斑（macula densa）感受小管液中NaCl含量的变化。球旁细胞（juxtaglomerular cell）分泌肾素。（三）滤过膜（ filtration membrane)（足突）毛细血管内皮细胞有 窗孔（70nm80nm)基膜：多角形网孔（2nm 8nm)肾小囊脏层：裂隙 （2nm 8nm) 有效半径小于2.0nm的中性物质自由通过;有效半径大于4.2nm的物质不能通过肾脏血管支配肾脏神经支配有感觉传入神经和交感传出神经，无副交感神经分布血流量大，主要分布于肾皮质；两套串联的毛细血管网，

4、且压力不同； 有直小血管。肾小球毛细血管压高利于肾小球的滤过管周毛细血管压低利于肾小管的重吸收 （一）肾血流量(renal blood flow, RBF)的特点二、肾血流量及其调节1.自身调节(autoregulation)（二）肾血流量的调节调节范围：80180mmHg 自身调节作用的机制：肌源性学说 肾血流量在肾动脉灌注压一定的变动范围内能保持相对恒定的现象。肾血流量和肾小球滤过率与动脉血压的关系肾动脉灌注压在80180mmHg 内降低时，肾血管阻力也降低；升高时，阻力也升高。 2.神经和体液调节管-球反馈 RBF GFR致密斑NaCl浓度入球小A阻力 和肾小球毛细血管静水压肾素分泌AN

5、GII出球小A阻力 和肾小球毛细血管静水压RBF及 GFR恢复正常小管液流量变化影响RBF及 GFR的现象为管球反馈肾动脉狭窄导致的高血压慎用ANGII受体阻断剂第二节 肾小球的滤过功能 Function of glomerular filtration 滤过（filtration）： 血液流经肾小球时,血浆的水分和小分子物质通过滤过膜进入肾小囊形成原尿的过程。肾小球滤过率 (Glomerular filtration rate, GFR)： 单位时间内两肾生成的超滤液量.正常值：125ml/min滤过分数(Filtration fraction, FF)： 肾小球滤过率和肾血浆流量的比值.

6、正常值：125/660 100% =19%滤过系数(Filtration c0efficient,Kf)： 在单位有效滤过压驱动下，单位时间内通过滤过膜的滤过量。 滤过的实验证据:肾小囊微穿刺示意图成 分 血浆 原尿水 900 980蛋白质 80 微量葡萄糖 1 1Na+ 3.3 3.3 Cl- 3.7 3.7K+ 0.2 0.2尿酸 0.02 0.02尿素 0.3 0.3肌酐 0.01 0.01氨 0.001 0.001 血浆与原尿主要成分比较(g/L)原尿 = 血浆的超滤液有效滤过压(effective filtration pressure, EFP)=肾小球毛细血管血压-（血浆胶体渗透

7、压+肾小囊内压）二、滤过的动力有效滤过压1.肾小球毛细血管血压动力2.血浆胶体渗透压阻力3.肾小囊内压阻力有效滤过压示意图01045毛细血管长度滤过平衡毛细血管血压血浆胶体渗透压入球端出球端囊内压25三、影响肾小球滤过的因素影响因素滤过率的变化滤过膜 滤过膜的孔径滤过率（血尿） 滤过膜带负电荷滤过率（蛋白尿） 滤过膜面积滤过率（少尿）有效滤过压 肾小球Cap血压滤过率（大失血） 血浆胶体渗透压滤过率（快速大量输液） 囊内压滤过率（结石、肿瘤）肾血浆流量滤过率（中毒性休克）甲肾血浆流量对肾小球滤过的影响平衡点平衡点第三节肾小管和集合管的物质运输(OR:Transport of substance

8、s through renal tubules and collecting ducts)g/24h H2O Na+ K+ G 尿素 肌酐 氨 原尿 180L 500 28 140 53 1.8 0.45 终尿 1.5L 35 35 0 25 2.2 1.2终尿和原尿成分及浓度比较重吸收（reabsorption）:物质从小管液中转运到血液中。分泌(secretion):小管上皮细胞将本身产生的物质或血液中的物质转运到小管液中。一、肾小管和集合管的物质转运方式主动转运：原发性主动转运和继发性主动转运被动转运：如扩散、易化扩散、渗透、溶剂托曳 肾小管和集合管的物质转运途径 跨细胞转运途径和细胞旁

9、转运途径（一）Na+、Cl-和水的重吸收1. 近端小管前半段Na+主动重吸收： Na+-葡萄糖、氨基酸同向转 运； Na+-H+逆向交换二、几种主要物质的重吸收与分泌后半段Na+被动重吸收： 主要随Cl-的重吸收被动转运水的重吸收：靠渗透作用被动吸收H2O渗透作用G、AA小管液中约65%70% Na+、Cl-和水被重吸收跨细胞途径细胞旁途径Na+重吸收特点：存在泵-漏现象净Na+重吸收量主动重吸收量回漏量钠主动重吸收的泵-漏模式2.髓袢H2ONaCl髓袢重吸收Na、Cl-、H2O的示意图降支细段：对Na+ 不通透，对水通透升支细段：对Na+ 通透，对水不通透升支粗段：Na+ : 2Cl- :K

10、+同向转运模式髓袢升支粗段呋喃苯胺酸（速尿）Cl-K+Na+细胞内呋塞米（速尿）髓袢升支粗段继发性主动重吸收Na、 K+ 、 Cl-的示意图噻嗪类(1)远曲小管初段机制：Na+-Cl-同向转运逆电-化学梯度进行3.远曲小管和集合管Cl-氨氯吡咪 (2)远曲小管后段和集合管水的重吸收主要受血管升压素的调节 Na+的重吸收主要受醛固酮的调节机制：Na+通道（二）HCO3-的重吸收与H+的分泌1.近端小管机制:HC03-重吸收与泌H+相结合优先于Cl-的重吸收碳酸酐酶对HC03-的重吸收起重要作用（乙酰唑胺可阻断）特点：HCO3-以CO2的形式被重吸收近端小管HCO3- 重吸收和H+分泌的示意图2.

11、髓袢主要在升支粗段，机制同上。3.远曲小管和集合管 闰细胞经H+-ATP酶和H+- K+ATP酶主动泌H+肾小管泌H+的意义: 排酸保碱增加碱储促进泌NH3近端小管HCO3- 重吸收和H+分泌的示意图（三）NH3的分泌与H+、HCO3-转运的关系机制：单纯扩散集合管分泌NH3示意图谷氨酰胺泌NH3的意义:促进泌H+促进HCO3-重吸收排酸保碱（四）K+的重吸收和分泌K+大部分在近端小管主动重吸收,尿中的K+主要由远曲小管和集合管分泌。K+分泌伴随Na+的重吸收(Na+-K+交换)。 Na+-K+交换与Na+-H+交换竞争抑制。远端小管后段和集合管重吸收NaCl、分泌K+和H+的示意图K+通道N

12、a+通道Na+-K+泵远端小管后段和集合管重吸收NaCl、分泌K+和H+H+-K+泵（五）Ca2+的重吸收和排泄Ca2+主要在近端小管以溶剂拖曳的方式经细胞旁途径被重吸收。Ca2+的重吸收主要受甲状旁腺激素的调节。溶剂拖曳（solvent drag）：当水分子通过渗透被重吸收时有些溶质可随水分子一起被转运，这一转运方式称为溶剂拖曳。（六）葡萄糖的重吸收肾糖阈（renal threshold for glucose）：不出现尿糖的最高血糖浓度，称为。1.部位: 100%重吸收，仅限于近端小管2.特点：与Na+的重吸收相耦联，是继发性主动转运葡萄糖的重吸收有一定限度葡萄糖吸收极限量:男 375mg

13、/min 女 300mg/min 160180mg/100ml葡萄糖细胞内K+Na+载体葡萄糖在近端小管的重吸收影响肾小管和集合管重吸收与分泌的因素小管液中溶质浓度球-管平衡： 定比重吸收第四节 尿液的浓缩和稀释Urine concentration and dilution高渗尿:尿渗透压血浆渗透压低渗尿:尿渗透压血浆渗透压等渗尿:尿渗透压=血浆渗透压肾浓缩稀释功能尿量 100ml/d：无尿尿量 2.5L/d： 多尿尿量 1.5L/d：正常尿液被浓缩尿液被稀释一、尿液浓缩与稀释的机制肾髓质渗透压梯度示意图（一）肾髓质高渗梯度的形成1.逆流交换与逆流倍增（countercurrent mult

14、ipation） Na+Na+Na+Na+Na+Na+Na+Na+Na+Na+Na+Na+Na+Na+Na+Na+Na+Na+Na+Na+Na+Na+Na+Na+Na+甲乙丙M1M2H2O逆流交换逆流倍增2.髓质高渗梯度的形成外髓部：髓袢升支粗段主动重吸收NaCl主要动力内髓部：NaCl和尿素的扩散等渗性重吸收尿素水肾内尿素的再循环（二）浓缩尿和稀释尿的产生尿液在逆流系统髓质高渗梯度集合管对水通透性集合管对水重吸收低渗尿(尿稀释)(水过多) ADH集合管对水通透性集合管对水重吸收高渗尿(尿浓缩)ADH(缺水)（三）肾髓质高渗梯度的维持直小血管逆流交换：带走水分，保留溶质。肾髓质渗透梯度形成和维

15、持示意图髓质高渗的形成原始动力:髓袢升支粗段主动重吸收NaCl基本条件:髓袢细段不同的通透性及平行逆流特点物质基础:NaCl和尿素（再循环）髓质高渗的保持直小血管的逆流交换作用ADH的浓度二、影响尿液浓缩的因素 (一)肾髓质高渗梯度4.直小血管血流3.尿素浓度内髓高渗2.利尿剂(速尿)外髓高渗1.髓袢结构与功能(二)血液ADH的浓度尿崩症垂体性尿崩症肾性尿崩症第五节 尿生成的调节Regulation of urine formation一、肾内自身调节渗透性利尿Osmotic diuresis ：由小管液溶质浓度增加，渗透压升高，阻碍了肾小管对Na+和水的重吸收而引起尿量增多的现象。（一）小管

16、液中溶质的浓度（二）球管平衡1.概念：近端小管的重吸收率始终占GFR的6570%左右。（定比重重吸收）3.意义：维持尿量和溶质的相对稳定2.机制：660125NaClH2O150535Cap血压胶渗压(510)球管平衡示意图2.球旁细胞1.入球小动脉收缩出球小动脉收缩GFR3.近端小管和髓袢二、神经体液调节(一)肾交感神经的作用血管紧张素，醛固酮NaCl和水的重吸收肾素下丘脑视上核室旁核下丘脑垂体束神经垂体（贮存、释放）（合成）(二)血管升压素(VP, 抗利尿激素ADH )1.产生部位：2.主要作用：提高远曲小管和集合管对水的通透性增加髓袢升支粗段对NaCl的重吸收提高内髓部集合管对尿素的通透

17、性ADH的产生部位示意图ADHADH的作用原理3.ADH分泌的调节：水利尿water diuresis：大量饮清水后尿量增多的现象。(1)血浆晶体渗透压的改变最敏感刺激有效刺激：血浆晶体渗透压和循环血量大量饮水血浆晶体 渗透压 体内缺水ADH远曲小管 集合管对水的通透性水的重吸收尿量 下丘脑渗透压感受器+(2)血容量的改变(3)其他因素动脉血压压力感受器+循环血量迷走神经ADH尿量心房容量 感受器+ADH尿量抗利尿激素的产生、调节及其作用示意图 血浆晶体渗透压循环血量动脉血压应激、疼痛、情绪激动渗透压感受器+容量感受器-压力感受器-中枢神经系统 +下丘脑视上核、室旁核下丘脑-垂体束神经垂体抗利

18、尿激素肾远曲小管、集合管对水通透性水重吸收尿量血浆晶体渗透压恢复循环血量、动脉血压恢复+（三）肾素-血管紧张素-醛固酮系统RAAS1.RAAS的组成血管紧张素原Ang Ang Ang转换酶氨基肽酶肾上腺皮质球状带醛固酮肾素2.血管紧张素的功能(1)刺激近端小管对NaCl的重吸收(2)入球小动脉收缩，肾小球滤过率(3)刺激醛固酮、 ADH的释放3.醛固酮（aldosterone，ADS）的功能(1)主要作用：(2)作用机制：保Na+、排K+、保水(3)分泌调节：R-A-A-S血Na+、血K+浓度4.肾素分泌的调节(1)肾内机制(2)神经机制：(3)体液机制：入球小动脉牵张感受器致密斑感受器肾交感

19、神经E、NE球旁细胞肾素血K+ /血Na+循环血量aBP球旁细胞肾素肝脏血管紧张素原血管紧张素I转换酶血管紧张素II氨基肽酶血管紧张素III肾上腺皮质球状带醛固酮保Na+、水、排K+血容量血管收缩心输出量血压肾上腺髓质肾上腺素入球小动脉牵张感受器致密斑感受器交感神经肾素血管紧张素醛固酮系统对循环血量的调节（四）心房钠尿肽(atrial natriuretic peptide, ANP)1.主要作用：2.作用机制：促进NaCl和水的排出入、出球小动脉舒张；抑制集合管对NaCl的重吸收；抑制肾素、醛固酮、ADH的分泌。第六节 清除率Clearance一、概念和计算方法例：B尿量Vml/min尿中浓度U mg/100ml 排出量mg/min血浆浓度P mg/100mlA11001 10.32 0.8 500.4计算：C=尿中浓度尿量血浆浓度 V PU 两肾在一分钟内能将多少毫升血浆中的某物质完全清除, 这个被完全清除了该物质的血浆毫升数称该物质的清除率。(Clearance，C)。概念：（一）测定肾小球滤过率 利用只能滤过，不被重吸收和分泌的物质滤液中的量 = 尿中排出量二