生理学课件：9-肾的排泄机能

1、第八章 : 肾的排泄机能（EXCRETORY FUNCTION OF THE KIDNEY)第一节 概 述(Introduction)一、 排泄(Excretion) 机体将物质代谢的终产物和进入体内的异物以及过剩物质，经血液循环由相应的途径排出体外的过程。 排泄途径： 1 呼吸器官：CO2 、 H2O 2 大肠：胆色素、无机盐 3 皮肤：水、汗腺分泌 4 肾脏：尿液二 、肾的功能 (General functions of the kidney) 1 排泄代谢终产物： 含氮物质、电解质、水 2 调节水、电解质和酸碱平衡 3 产生多种生物活性物质： 肾素、促红细胞生成素、Vit D3等尿生成和

2、排泄尿液的理化性质颜色：淡黄色透明液体比重：1.0151.025渗透压：比血浆高PH：5.0 7.0尿量：1000 2000ml 多尿：2500ml 少尿：400ml 无尿：100ml三、 肾的结构特点 fig (Anatomical characteristics of the kidney)（一）肾单位和集合管 (Nephron and collecting duct) fig（二）皮质肾单位和近髓肾单位 fig（三）球旁器 (Juxtaglomerular apparatus) 球旁细胞：分泌颗粒 分泌肾素 系膜细胞：具有吞噬功能 致密斑：感受小管液中Na+含量的变化 fig肾脏的基本功

3、能单位肾单位(Nephron)肾单位肾小体肾小管肾小囊肾小球远曲小管髓袢细段（降支和升支）近曲小管 集合管近球小体髓袢降支粗段髓袢升支粗段近端小管远端小管四 肾血液循环特征(Characteristics of renal blood circulation)（一） 肾的血液供应特征： 1 血液供应丰富 1200ml/min 20-30%心输出量 2 经过两次毛细血管网 fig（二）肾血流的调节 1 自身调节 动脉血压在80180mmHg范围内变化时，肾血流仍然 保持相对恒定。 肌原学说、管-球反馈学说 2 神经和体液调节 肾神经支配：肾交感神经 E和NE 体液因素： 血管紧张素 NO PG两

4、种肾单位比较皮质肾单位近髓肾单位分布外皮质层和内皮质层内皮质层数量多，占85%90%少，占10%15%肾小球体积体积小 体积大血管口径入球小动脉口径出球小动脉入球小动脉口径=出球小动脉第二次Cap网分布在皮质部分的肾小管周围不仅分布在邻近的近曲或远曲小管，还形成直小血管髓袢短，只达外髓质层长，深入到内髓质层球旁器有无交感神经丰富少肾素含量多少1.肾小球过滤Glomerular Filtration: 血浆中的大部分物质 超滤液, 原尿2.肾小管和集合管重吸收 原尿中的营养物质， 水，电解质血浆Reabsorption in the renal tubule and collecting duc

5、t：3.肾小管和集合管分泌 Secretion in the renal tubule and ollecting duct： 血浆中的物质 尿液尿生成的过程一、肾小球滤过率 (Glomerular filtration rate， GFR ) 单位时间内(每分钟)两侧肾生成的超滤液量 体表面积1.73 m2个体 125ml/min 双肾每天滤过的血浆总量可达180L二、滤过分数 (filtration fraction。FF) 肾小球滤过率与肾血流量的比值 125/660 X 100% = 19%第二节 肾小球的滤过机能三、有效滤过压 (Effective filtration pressu

6、re) 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）有效滤过压= 45 -（25+10）=10 mmHg 45 -（35+10）=0 mmHg 入球端出球端： 变量：血浆胶体渗透压 毛细血管血压有效滤过压 = 肾小球毛细血管压 （血浆 胶体渗透压肾小囊内压）四、 滤过膜及其通透性 (Glomerular filtration membrane and permeability) 内皮细胞层 小孔 70-90nm 带负电荷蛋白质 唾液酸蛋白等， 基膜层 网孔 2-8nm 带负电荷物质 硫酸肝素，蛋白聚糖 足细胞的足突（球囊脏层） 网孔 4-11 nm 组成：双肾总滤过面积 1

7、.5 m2 物质过膜能力大小取决于其分子量和所带电荷分子有效半径 小于2nm 中性物质 易通过 大于4.5nm 不易通过有效半径为3.6nm 白蛋白（MW 9.6万） 很难通过 带负电荷的右旋糖酐难通过，带正电荷的右旋糖酐较易通过。 e.g.五、 影响肾小球滤过的因素（一）有效滤过压（Effective filtration presssure, EFP) 1 肾小球毛细血管血压:如高血压肾病 2 血浆胶体渗透压: 低蛋白血症、大量输等渗液 3 囊内压: 尿路结石、肾脏肿瘤（二）肾小球滤过膜(Glomerular filtration membrane) 1 通透性:如急性肾小球肾炎 2 面积

8、: 如慢性肾小球肾炎、肾免疫性病， (三）肾小球的血浆流量(Renal plasma flow, RPF) RPF对GF影响较大。主要是改变滤过平衡点。 RPF大 血浆胶体渗透压上升缓慢； 反之，上升快病理情况下， 交感神经兴奋，肾血流量 ， RPF ，GF作题练习第三节 肾小管和集合管的重吸收与分泌一、 物质转运方式 被动：扩散，渗透， 易化扩散（载体） H2O- 渗透压 溶质-电化学差 电解质，H2O，尿素 原发性主动: Pump (H+、Na+、Ca2+) ：ATP 继发发主动：ATP 转运体（膜上不同位置） Na+_葡萄糖同向转运体 （氨基酸） Na+ _ H+ 和Na+- K+逆向转

9、运体 Na+- K+- 2Cl- 同向转运体重吸收：小管上皮细胞将物质转运到血液中 分 泌：将自身产生的或血液中的物质转运到小管液中二、 物质转运途径 跨细胞途径 细胞旁途径 基底膜管腔膜三、各段肾小管和集合管重吸收和分泌近曲髓 袢远曲集合管降粗降细升细升粗Na+70%不通透共20%主动10 % Na-H 交换Cl-70%不通透随Na+10 %H2O70%20%不通透低通透需ADH 有AQP2 HCO3-80-85%10-15%K+70%25-30%吸收/分泌 Na-K 交换Ca2+ 70%20%10%葡萄糖100%氨基酸100%Other尿素中度通透尿素高度通透近端小管重吸收Na+、 Cl-

10、、 HCO3-、水，葡萄糖，氨基酸重吸收近端小管前半段 Na+与H+分泌、 葡萄糖，氨基酸转运耦联Na+ 和H+ ： 钠泵-胞内Na+ -小管液中的Na+入胞内，H+分泌到小管液中（Na+-H+ 逆向交换体）。基膜钠泵泵到组织间液中，再入血。葡萄糖：Na+-葡萄糖同向转运体 入胞 易化扩散入血 氨基酸：Na+-氨基酸同向转运体 入胞 易化扩散入血 氨基酸有多中转运体HCO3 - 重吸收机制同后半段（见后）H2ONaCl 近端小管后半段 Na+ 重吸收 与H+、HCO3-、Cl-耦联 HCO3-： Na+-H+逆向交换体（同上）。 H+与小管液中 HCO3-生成碳酸，后者分解为CO2和水, CO

11、2弥散入胞，最后以 HCO3-入血（碳酸酐酶作用）。 Cl-： Cl-HCO3-逆向转运体 进入细胞内 另外，由于前半段小管液中Na重吸收多，Cl-不被重吸收，因此小管液中浓度较高，在后半段则部分Cl-顺梯度差经细胞旁路入血。 Na顺电位梯度经旁路入血， 因此，一部分 NaCl被动重吸收（经旁路）。 此段小管主要重吸收形式 主要形式 近端小管（前和后） H2O在近端小管靠渗透压梯度被动重吸收（跨细胞和旁路）。随浓质一起重吸收，如NaCl。 K+ 主要在近端肾小管重吸收。逆浓度差主动转运？ (小管液4mmol/L 胞内为150mmol/L) Ca2+溶剂拖拽方式重吸收 4/5经细胞旁和1/5跨细

12、胞 HCO3- 见上文髓袢重吸收髓袢重吸收20% NaCl 和 15% 水降支细段对Na+通透性低， 对水通透性高。 水重吸收升支细段对Na+通透性高，对水不通透。髓袢升支粗段Na+K+ 2Cl-同向共转运载体 被动重吸收 基膜上Na泵 降低胞内钠浓度。升支粗段对对水通透性低 水没有重吸收 髓袢升支粗段重吸收HCO3-， 机制同近端小管髓袢升支粗段能重吸收Ca2+髓袢升支粗段Cl- 继发性主动重吸收 （经通道和同转运）远曲小管和集合管重吸收远曲小管初段：对水仍不通透，仍主动重吸收NaCl 管腔膜上有Na+和 Cl-（共转运）。逆电化学差 重吸收 Na+远曲小管和集合管重吸收远曲小管后段和集合管

13、泌H+，泌K+泌NH3 主细胞 钠泵 维持小管液低Na+，负电位驱使Cl-经旁路重吸收，K+分泌决定肾脏排K+量。 主细胞管腔膜上有AQP，基膜上有AQP和受ADH调控 闰细胞 质子泵泌H+NH3：来自谷氨酰胺脱氨。NH3为脂溶性，或扩散进入小管液，也可扩散进入组织液。NH4+是水溶性离子。远曲小管和集合管重吸收远曲小管后段和集合管重吸收HCO3- 远曲小管和集合管泌H+同时，重吸收HCO3-，细胞内反应与近端肾小管相同。 排出的+可与CO3-结合形成水和CO2， 后者再进入细胞； 也可与NH3结合，形成NH4+，或与HPO42-结合，生成H2PO4-, 从而降低小管液中的pH. 尿液酸化相关

14、。远曲小管和集合管排酸保碱，维持酸碱平衡很重要 全部glucose, amino acid大部分Na+,Cl-, H2O,K+,HCO3-H+H2ONa+尿素Na+Cl-K+,H+,NH3Na+,H2O,HCO3-K+,H+,NH3Na+,H2O, K+return尿素肾糖阈(Renal threshold for glucose): 尿中不出现葡萄糖的最高血糖浓度 (160180mg/dl)渗透性利尿： 由于小管液中溶质浓度升高而导致的尿量增多的现象，称为渗透性利尿。糖尿病病人常常会多尿？ 血糖增加肾小球滤过葡萄糖多，超过肾糖阈近曲小管不能全部重吸收多出的葡萄糖在小管液中浓度增加小管液的渗透

15、压升高阻碍了肾小管对水的重吸收水在小管内积存尿量增加。利尿药物影响肾小管和集合管重吸收的因素43NaCl 共转运子 醛固酮拮抗剂 阻断Na通道，抑制Na-K交换（保钾） 重吸收小结重吸收Na+99% 重吸收大多数在近球小管 (6570%), 10% 远曲小管, 其余在髓袢（降支细段为0% ）。 Na+ 重吸收机制 近球小管前半段:Na+-H+ 交换 近球小管后半段: Na+, Cl- 细胞旁路和跨上皮细胞被动重吸收 髓袢升支粗段Na+- K+- 2Cl-共转运载体 被动重吸收远曲小管初段：Na+和 Cl-的主动重吸收 （共转运）远曲小管后段和集合管：逆电化学差重吸收 Na+， 通过钠通道 主细

16、胞重吸收H2O 被动重吸收99%重吸收 (180L/day1.5L/day)近曲小管6570%与溶质一起重吸收(渗透作用)髓袢1015% 远曲小管1020% 和集合管1015% 受抗利尿激素 (ADH)影响 升支粗段没有重吸收glucose100%近曲小管重吸收与Na+继发性主动转运、载体蛋白有关重吸收HCO3-8085% 近球小管 ， 以CO2形式与 H+ 分泌密切相关 K+ 90% 重吸收 67% 近球小管主动重吸收 (逆电化学差) 27 髓袢升支粗段，8远曲小管和集合管Cl- 被动重吸收 近球小管 与Na+ 重吸收密切相关继发性主动重吸收 髓袢升支粗段远曲小管 和 Na+ 共转运 肾脏的

17、分泌作用H+：主动分泌，与HCO3-的重吸收和酸碱平衡 1.近球小管：Na+-H+ 交换 2.远球小管、集合管：闰细胞 泌 H+ K +的分泌 被动转运：主细胞 K+-Na+ 交换 顺着Na+吸收形 成的电化学梯度进入小管液 NH3的分泌 ： NH3的分泌与H+ 分泌有关 自由扩散，促进酸的排出， 尿液酸化break第四节 尿的浓缩和稀释 尿的浓缩和稀释是根据尿的渗透压与血浆的渗透压相对比而确定的。 如果机体缺水，尿的渗透压比血浆高，即尿被浓缩。 称为高渗尿， 反之，如果机体水过剩，尿的渗透压比血浆的低， 即尿被稀释。称为低渗尿return通过(逆流倍增)机制建立尿的浓缩与稀释的机制逆流交换逆

18、流倍增M1 水不通透。但有钠泵。不断将乙管Na泵入甲管。M2 对水通透。丙管中水入乙管。丙管渗透压递增。NaCll逆流倍增和逆流交换(counter current multiplication & exchange)l髓质渗透压梯度形成机制100100Heat source30507090806040BA肾小管各段通透性和Na+转运通透性Na+主动重吸收H2ONaClurea髓袢降支细+000升支细0+0升支粗0+0+远曲小管000+集合管皮质部+*00+外髓部+*00+内髓部+*0+*+* ADH 作用下尿素再循环皮质 外髓质内髓质30030030040060060040080010008

19、001000120080060040020010010020012001200120010008006004003003003004006008001000300300Na+K+H +Na+H2ONa+Na+Na+H2OH2OH2OH2OH2ONa+H2OH2OH2ONa+Cl-Na+Ureareturn58外髓部组织间隙高渗是 NaCl主动重吸收形成。该段膜对水不通透也是重要条件。内髓部组织间隙高渗的形成，与NaCl重吸收和尿素再循环密切相关。尿素再循环：从集合管-间隙-再进入升支细段。尿液浓缩：ADH 存在 水被高渗髓质吸出，高渗尿。 尿液稀释：ADH减少， 水不易被吸收。稀释尿。小结：5

20、9肾髓高渗梯度的维持通过直小血管的逆流交换作用实现直小血管对溶质和水通透性较大降支任何平面，组织渗透压都高。组织间液中溶质进入血管。血管中水进入组织间液。二者渗透压趋于平衡。越向内髓。渗透压越高。升支任何平面渗透压增高于组织间液。溶质向组织间液扩散。水向血管内渗透。因此使髓质高渗环境得以维持。R直小血管降支升支因此，直小血管内血浆的渗透压无明显改变;61第五节 肾脏泌尿功能的调节一 抗利尿激素（antidiuretic hormone, ADH）（一） ADH和合成、释放 下丘脑视上核、室旁核分泌ADH ，沿神经轴突运送至垂体后叶（神经垂体）贮存，当神经冲动刺激兴奋时释放入血。（二） ADH的

21、作用部位 远曲小管、集合管 （三）ADH的生理作用和机制 增加远曲小管、集合管对水的通透性，促进水的重吸收 作用机制fig（四）ADH分泌调节血浆晶体渗透压的改变：ADH eg 出汗 ADH eg饮清水循环血量的改变： ADH ADHAng II, 精神因素 ADH fig next血浆晶体渗透压循环血量、血容量血浆晶体渗透压感受器 （位于视上核周围） 容量感受器（位于腔静脉和右心房处）下丘脑视上核、室旁核 神经垂体抗利尿激素（ADH）远曲小管、集合管对水的通透性，对水的重吸收尿量65血浆晶体渗透压循环血量、血容量血浆晶体渗透压感受器 容量感受器下丘脑视上核、室旁核 神经垂体抗利尿激素（ADH

22、）远曲小管、集合管对水的通透性，对水的重吸收尿量大量出汗、呕吐大量失血血浆晶体渗透压循环血量、血容量血浆晶体渗透压感受器 容量感受器下丘脑视上核、室旁核 神经垂体抗利尿激素（ADH）远曲小管、集合管对水的通透性，对水的重吸收尿量大量饮清水大量输液水利尿渗透性利尿水利尿发生部位近球小管远曲小管、集合管发生机制小管中溶质浓度抗利尿激素刺激条件小管内渗透压高于血管内渗透压大量饮水，血浆晶体渗透压刺激感受器无晶体渗透压感受器重吸收方式水的被动渗透主动调节水重吸收二、醛固酮（aldosterone）（一）合成、分泌部位：肾上腺皮质球状带（二）作用部位：远曲小管、集合管（三）生理作用： 增加远曲小管、集合管对Na+的通透性，促进Na+的重吸收，同时可排