生理学：_尿的生成和排出

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-肝脏排泄在肠中起变化的胆色素（

2、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、肌酎、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程。本章主 要讨论尿的

3、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170240万个肾单位。F肾小体肾小囊r近曲小管3丘端小管1髓神降支粗段髓神降支细段V肾小管1适神细段髓神升支细段1r髓神升支粗段肾小球（毛细血管球）尿液浓缩的基础：近髓肾单位的长髓神和直小血管。(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。.球旁细胞(juxtaglom

4、erular 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。.致密斑(macula 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。.球夕卜系膜细胞 ( 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。(

5、四)肾的神经支配目前发现只有交感神经支配。主要是从胸12至腰2脊髓发出，其纤维经腹腔神经丛随血管进入肾皮质和外髓层支配肾动脉(尤其是入、出球小动脉的平滑肌)、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一肾动脉一其分支经叶间动脉一弓形动脉一小叶间动脉一入球小动脉一肾小球毛细血管网一出球小动脉一毛细血管网一汇合成静脉，由

6、小叶间静脉一弓形静脉一叶间静脉一肾静脉。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1/51/4;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)c(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

7、。(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 20mmHg(2.7Kpa)80 mHg / 80mmHg 180mHg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：

8、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过率T 一到达远曲小管和致密斑的小管液流量T 一致密斑将信息 反馈至肾小球一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.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 奋性增高一肾血流减少。(2)生理意义：剧烈运动/环境温度增高一肌肉/皮肤血流量升高一神经兴奋一肾血 流减少一保证重要器官血供；大失血、休克、缺氧等病理情况一神经活动增强一

9、肾血流减 少。.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/中毒性休克一交感神经兴奋增强、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

10、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、尿酸和肌酎等的浓度都与血 浆中的非常接近，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 一两侧肾脏每一昼夜 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 fr

11、action )肾小球滤过率和肾血浆流量的比值。为(125ml/min)/(660ml/min) x 100% = 19%;GFR的大小决定于滤过系数(Kf)(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= KfXPUF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50100nm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48nm的多角形纤维网孔；允许

12、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一基膜伸展性较大。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成裂隙，裂隙上覆盖一层滤过裂隙膜（filtration slit membrane ,膜上有直径约 414nm的微孔；可限制蛋白的通过。（二）膜屏障.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600070000,半径介于2.

13、04.2nm,随有效半径增加滤过量逐渐降低。如：有效半径小于2.0nm的中性右旋糖酎可自由通过滤过膜，有效半径大于4.2nm的右旋糖酎完全不能通过，有效半径在2.04.2nm的右旋糖酎，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。.电屏障：三层膜均覆盖一层带负电荷的物质（糖蛋白）一电屏障。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酊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

14、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45mmHg6.0kPa）;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(fi

15、ltration 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T稳定，总滤过面积为 1.5m2。病理变化一机械/电屏障被破坏一异常：蛋白尿、血尿。如：肾小球肾炎/缺氧一蛋白尿；病变一血尿。肾小球毛细血管管径变窄 /完全阻塞一有效滤过面积J 一滤过率J 一少尿、无尿。如:急性肾小球肾炎一肾小球毛细血管内皮增生、肿胀，基膜增厚一毛细血管管腔变窄/完全阻塞一有效滤过面积J 一滤过率J 一少

16、尿、无尿。(二)有效滤过压.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-少尿； 40mmH-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。.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)一胶渗压下降一有效滤过压增高一肾小球滤过率升高一尿量增多。.囊内压正常时很稳定。肾盂结石、

17、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一出千小A,小分子物质滤出一胶渗压T 一有效滤过压J。血浆流量T 一胶渗压上升速度J 一有效滤过压递减J 一滤过平衡靠近出球小A一有效滤过长度T 一滤过率T;反之，则J。剧烈运动、大失血和严重缺氧等病理情况一交感神经兴奋T一血管收缩，血流量和血

18、浆流量显著J 一肾小球滤过率显著J。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、尿素等不同程度地重吸收，肌酎、尿酸和K+S可被分泌。重吸U员r 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

19、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ATP水解直接提供。如：Na+、K将。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

20、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、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+S入上皮细胞的过程H+勺分泌和葡萄糖、氨基酸的重吸收密切相关。Na+-H硬向转运：Na+-H岐换体的逆向转运一小管液中Na+顺电化学梯度进入细胞，H包泌到管腔中，有利于HCO3的重吸收。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

21、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-的重吸收一近端小管的Cl-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2040%- Cl-顺浓度梯度经细胞旁路(紧密连接)一重吸收入血一管腔内带正电，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岐换和C

22、l-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+和甲酸根一甲酸根和 Cl-逆向转运- Cl- 进入细胞，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 细胞间隙一细胞间隙静水压T 一管周毛细血管内静水压低，胶渗压高一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钠分泌密切相关一 HCO3的重吸收速度明显大于 Cl-。.Na+-H+逆向交换：乙酰陛胺可抑制碳酸酎

23、酶的活性Na+-H+Jf Na+和HCO3的重吸收J f NaHCO3 NaCl和水的排出T 一利尿。.通过管腔膜上的 H+泵可将一部分 H钞泌到管腔中。（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。.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-N

24、a+W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，葡萄糖以载体为中介，逆浓度差进入细胞。.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：尿中不出现葡萄糖白最高血糖浓度 /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x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T 一葡萄糖滤出的增加量

25、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/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一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、HP042r 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。

26、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一不能通过肾小球一可在近端小管被主动分泌到小管液中。二、髓神中的物质转运在髓木约20%的Na太Cl-和K将物质被进一步重吸收，且髓神升支粗段的NaCl重吸收在尿液稀释和浓缩机制中有重要意义。.微穿刺实验证明：髓神升支粗段管腔内为正电位（+10mW -该段的Cl-是逆电化学梯度被上皮细胞吸收的。.微灌流实验表明：灌流液中不含 Ki管腔内的正电位基本消失一 Cl-的重吸收率很低一说明小管液中的K+和Cl-的重吸收有密切关系。钠泵抑制剂哇巴因抑制钠泵一 Cl-的的转运受阻一钠泵的活动是Cl-重吸收重要因素。.NaCl的主动重

27、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一细胞内Na+ J 一浓度梯度Na+:2Cl-:K+与管腔膜上同向转运体结合一同向转运体复合物-Na+B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+返回管腔一管腔内出现正电位。由于管腔内出现正电位一 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）。.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

28、收，1个被动重吸收，节省 50%的能量。髓神升支粗段对水通透性很低一水盐重吸收的分离，水留在小管内一小管液呈低渗， 组织间液为高渗一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，二者结合一抑制转运功能一管腔正电位消失一 NaCl重吸收受抑制一干扰尿的浓缩机制一利尿。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一管内外离子浓度和电位梯度大

29、。远曲小管初段对水的通透T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电化学梯度一主动重吸收。远曲小管的钠泵在肾 单位中活性最高。在远曲小管初段，Na隹通过Na+-Cl-同向转运入胞的，然后由钠泵将Na+K出细胞被重吸收入血；该同向转运体可被曝嗪类利尿药所抑制。远曲小管后段和集合管含两类细胞：主细胞(principal cell):主动重吸收Na+和水，分泌K+;通过管腔膜上的 Na+B道， Na+I版电化学梯度入胞，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

30、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进入细胞，再由基侧膜上的钠泵泵至细胞间隙一生电性， 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Na2SO研，由于SO42在肾小管中不易被吸收一负电位T - K+的分泌T。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+进入主细胞一刺激钠泵一更多的K+从细胞外液泵入细胞内一细胞内K+ T 一促进K包泌。所以，K+的分泌与Na+勺重吸收密切相关。(二)H+的分泌：近端小管：Na+-H

31、+交换。远曲小管和集合管：管腔闰细胞膜上的H碌，逆电化学梯度的主动转运。细胞内：C02+H2O H+HCO3-H+由H琛泵至小管液，HC03从基侧膜回到血液中。H+HPO42 -H2P04-（可滴定酸），H+NH3NH4+二者都不易通过管腔膜而留在小 管液中一决定尿液的酸碱度。（三）NH3的分泌：远曲小管和集合管NH3的来源及转运：细胞代谢中，谷氨酰胺脱胺一NH3NH3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较低一 NH3较易向小管液中扩散。2.机制：Hi小管液一 pH J 一利于 NH3的分泌。小管液中 H+NH3NH4 NH3 J

32、 f促进 NH3的分泌。NaCl带来的Na+与H岐换而进入小管细胞，与 HC03同运回血。所以，NH3的分泌促进了 H+勺分泌，也促进了 NaHC03勺重吸收。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

33、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神升支 粗段对N

34、aCl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蛋白激活膜内的腺甘酸环化酶，使上皮细胞中cAMP的生成增加；cAMP敷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

35、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

36、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。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-腺甘酸环化酶-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一垂体受损是，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

37、成吞饮小泡进入胞浆，因此，顶端膜上对水的通透性降低，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；体内缺水一高渗尿一尿浓缩。正常人尿液的渗透浓度可在501200 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。髓神升支粗段对NaCl主动重吸收，而

38、对水不通透一小管液变为低渗。抗利尿激素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：抗利尿激素缺乏一严重的尿崩症一每天排出高达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。从髓质外层一乳头部，组织液渗透浓度与血浆渗透浓度之比成倍T。低渗小管液一集合管（外髓一内髓），受ADH的调节一渗透作用一水不断进入高渗的组织间液一高渗尿。所以，髓质的渗透梯度的建立成为浓缩尿的必要条件。髓神是形成髓质

39、高渗梯度的重要结构，髓神越长，浓缩能力越强。举例：沙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；人的髓神具有中等长度，最多产生45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.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的重吸收一外髓高渗，导致小管液中的尿素T .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一内髓高渗。内髓部不同节段的肾小管对尿素的通透性不同。.Na+、水吸收不同步:降支细段：对 Na+无通透性，对水有通透

40、性一水被“抽出” 一从上至下，降支细段内NaCl的浓度越来越大。（该段对尿素不通透）髓神升支：不易通水，对NaCl有通透性。.升支细段：对NaCl有良好的通透性，且NaCl较高一 NaCl以被动扩散的方式向组 织液中扩散一内髓的渗透压进一步K.升支粗段：小管液NaCl J 一升支粗段 Na太Cl-和K+协同转运一 NaCl主动重吸 收一小管液中NaCl进一步J 一小管外，外髓部从上至下，渗透压逐渐T。3.二者相互协同外髓部组织液的高渗才度由升支粗段对NaCl的主动重吸收建立的。内髓部组织液的高渗才度由尿素循环和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，髓神升支粗段对

41、NaCl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）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）髓神机能.某些肾疾患，如慢性肾盂肾炎一肾髓质纤维化/肾囊肿一肾髓质萎缩，都一髓神的逆流倍增作用J 一尿浓缩能力J。.速尿、利尿酸等药物，抑制了升支粗段对 NaCl的主动重吸收一影响髓质高渗梯度的 建立一利尿。（二）直小血管血流.血流过快一 NaCl、尿素得不到充分交换一被血流带走较多溶质一髓质高渗梯度J。.血流过慢一水不能及时被血流带走一髓质高渗梯度J。.髓质血流不具有自身调节机制，随动脉压

42、改变而改变。如：高血压病人，髓质血流T 一髓质高渗梯度J 一尿浓缩能力J。（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。.蛋白摄入不足一尿素生成J 一髓质高渗梯度J 一尿浓缩J。.老人蛋白代谢率低一尿浓缩机能J ;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T 一妨碍水的吸 收。如：糖尿病人，小管液中糖T一渗透压T一妨碍水的重吸收一多尿；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）一静脉注射一渗

43、透压T 一利尿消除水肿（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）.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6570%。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。近端小管和髓神降支细段，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

44、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。AD+水的重吸收To.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T 一出球小动脉血量J 一血浆胶渗压T 一管周 组织液迅速进入毛细血管一细胞间隙静水压J 一回漏J ；反之，细胞间隙静水压T 一回漏T。.影响因素：渗透性利尿一重吸收率V 6570 %。充血性心力衰竭一肾灌注压和血流量明显J 一出球小动脉代偿性收缩一肾小球滤过率仍保持原水平一滤过分数T ,而近端小管旁毛细血管血压J ,血浆胶渗压T -Na+和水的重吸收T, 6570%一体内钠盐潴留，细胞外液量T 一水肿。二、神经和体液调节

45、（一）肾交感神经的作用.入球小动脉和出球小动脉收缩：前者比后者更明显一肾小球毛细血管血浆流量和血压都J 一肾小球有效滤过压J 一肾 小球滤过率J。.刺激球旁器中的球旁细胞释放肾素一血管紧张素II和醛固酮含量T 一增加肾小管对NaCl和水的重吸收。.交感神经兴奋一 N.E+近端小管和髓神上皮细胞膜上的a1受体一近端小管和髓神对NaCl和水的重吸收T ;反之，抑制交感神经兴奋，阻断a1受体一作用相反。（二）抗利尿激素（antidiuretic hormone, ADH ）又称：血管升压素（arginine vasopressin, AVP ）.ADH的合成、释放：是由9个氨基酸残基组成的肽，由下丘

46、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的轴浆运输一神经垂体一贮存于轴突末梢囊泡内。平时少量释放，当视上核神经元兴奋，神经冲动沿下丘脑垂体束一末梢一ADH!放。.生理作用：抗利尿作用：提高远曲小管和集合管上皮细胞对水的通透性，增加水的重吸收一尿 液浓缩一尿量J。尿液的浓缩和稀释作用：增加髓神升支粗段对 NaCl的重吸收和内髓部集合管对尿素的通透性一增加组织间液的溶质浓度一利于尿液的浓缩。.机制：ADH+V2底曲小管和集合管上皮细胞管周膜）一兴奋性G蛋白与腺甘酸环化酶耦联一 cAMPT 一激活蛋白激酶 A一位于管周膜附近的含有水通道的小泡镶嵌在管腔膜上一管腔膜 上的水通

47、道增多一对水的通透性T ;反之，对水的通透性.调节ADH的主要因素：（1）血浆晶体渗透压的改变：（主要因素）血浆晶体渗透压T 一刺激位于下丘脑前部室周器（可能是终板血管器）的渗透压感受 器（osmoreceptor ） - ADH泌。体内水分丢失较多（大量出汗、呕吐、腹泻等）一血浆晶渗压T -ADH的合成、释放T 一肾对水的重吸收T 一尿液T ,尿量J。大量饮清水一血浆晶渗压JADH成、释放J 一肾对水的重吸收一尿液稀释,尿量增加。如：正常人一次饮入清水1000ml后，约半小时尿量开始增加，第一小时末达最大值，随后尿量2-3小时后恢复至原水平；饮等量等渗盐水，则尿量不发生上述变化。水利尿-大量

48、饮入清水后引起尿量增多的现象。是由于大量水的摄入一血浆晶渗压J 一ADW成、释放J的缘故。临床上常用此法检验肾的稀释能力。（2）血容量的改变：调节途径：左心房和胸腔大静脉存在容量感受器（牵张感受器）。血容量T 一左心房和大静脉扩张一容量感受器兴奋一沿迷走神经传入中枢一抑制 下丘脑垂体后叶系统一反射性地抑制ADH的释放一尿量T 一血容量J ;反之，。血容量改变与血浆渗透压的关系：a.协同作用：血浆晶渗压T或血容量J（大汗）- ADHR1放T 一尿量J 一利于保留水分和血容量的恢复。b.机体血容量J J （大失血）一组织液回流T ,肾对水的重吸收T 一血浆晶渗压J , 而这时ADHR!放T。由于此

49、时血容量降低作用大于血浆晶渗压下降作用。一一利于维持有效循环血量一缓解外周循环衰竭；但在正常时，血浆晶渗压变化是合成、释放ADH的最敏感的因素。（3）动脉血压的影响：动脉血压T 一刺激颈动脉压力感受器一抑制ADH的释放。（4）其它影响因素：心房钠尿月:t可抑制 ADH的分泌一尿量J。血管紧张素II可刺激ADH的分泌一尿量T。疼痛及情绪紧张一促进 ADH的释放T 一尿量J。弱寒冷刺激一 ADH的释放J 一尿量T。（三）肾素-血管紧张素-醛固酮系统.肾素（renin ）1）合成：球旁细胞合成、分泌的一种蛋白水解酶，可将血浆中的血管紧张素原 （angiotensinogen） 催化为血管紧张素1（十

50、肽），经血液、组织，特别是肺组织中的血管紧 张素转换酶催化为血管紧张素II （angiotensin II ，八肽），再刺激肾上腺皮质球状带合成和分泌醛固酮。（2）感受器：入球小动脉的牵张感受器和致密斑感受器动脉血压J 一循环血量J 一入球小动脉压力J,血流J 一对小动脉壁的牵张刺激J一激活牵张感受器一肾素释放T ；同时，动脉血压J 一入球小动脉压力J ,血流J 一肾小球滤过J 一到达致密斑的Na+量J 一激活致密斑感受器一肾素释放T。交感神经兴奋、肾上腺素和去甲肾上腺素一球旁细胞一肾素释放T。2血管紧张素II :其作用包括：刺激醛固酮的合成和分泌，调节远曲小管和集合管上皮细胞对Na+和K+的

51、转运。刺激近端小管对 NaCl的重吸收，使尿中排出的NaCl J。刺激垂体后叶释放 AD+远曲小管和集合管对水的重吸收T 一尿量J。.醛固酮：(1)作用：促进远曲小管和集合管对Na+M吸U和K+的排出；Na+重吸收伴有Cl-和水的重吸收一一保Na+ K+,保持和稳定细胞外液。醛固酮还可提高血管对儿茶酚胺的敏感性一血管收缩一血压T。(2)醛固酮的调节机制：醛固酮进入远曲小管和集合管的上皮细胞+胞浆受体一激素-受体复合物一进入细胞核一与核中的DNA特异结合位点作用一调节特异性mRNA专录一合成多种醛固酮诱导蛋白(aldosterone-induced protein )。 其可能：管腔膜上的Na+

52、-ch蛋白，增加管腔膜的Na+通道数量。增加线粒体中ATP的生成，为上皮细胞的钠泵活动提供更多的能量。增强基侧膜的钠泵活性一促进Na+入血和K+进入细胞一细胞内 K+T。以上途径一 Na+重吸收T 一管腔内的负电位T 一利于K+的分泌和Cl-的重吸收，同时水重吸收也T。.血K+与血Na+的浓度：血K+ T ,血Na+J都可刺激肾上腺皮质球状带一醛固酮分泌T 一肾对Na+重吸收T ,对K+#出J 一维持血中K+和Na+;反之，醛固酮分泌J 一排 Na+T、排K+J。醛固酮分泌对血 K+的升高十分敏感。血K+浓度仅增加0.51.0mmol/L ,即能引起醛 固酮的分泌，而血 Na啜降低很多才有作用

53、。.心房钠尿肽(atrial natriuretic peptide,ANP )哺乳动物和人的心房肌细胞合成和释放的活性肽。由 28个氨基酸残基组成。(1)主要作用：促进 NaCl和水的排出。(2)机制：抑制集合管对 NaCl的重吸收。ANP受体一激活鸟甘酸环化酶一 cGMPt - Na+-ch关闭 一抑制Na+M吸收，增加了 NaCl的排出。使出球小动脉，尤其是入球小动脉舒张一肾血流量和肾小球滤过率T。抑制肾素的分泌。抑制醛固酮的分泌。抑制ADH的分泌。第五节清除率一、清除率的概念和计算方法.概念：清除率(clearance, C )两肾在单位时间内(每分钟)能将多少毫升血浆中所含的 某种物

54、质完全清除，这个被完全清除了某物质的血浆的毫升数就称为该物质的清除率。单位是：ml/min 。肾对某物质的排泄量与：肾功能和该物质在血浆中的浓度有关，所以不能以某物质 的绝对排出量来衡量。含义：是指某物质排出的数量相当于若干ml血浆中该物质的全部含量；不等于：实际滤出原尿量/流经肾的血浆量。.计算：UJX V= PX C, 一 C= (U x V)/P其中U:尿中某物质的浓度( mg/100ml) ; V:每分钟尿量(ml/min ) ; P:血浆中 某物质浓度(mg/100ml)。例如：尿量为 1ml,尿Na+为280mmol/L,血浆Na+为140 mmol/L ,则Na+勺血浆清 除率为

55、：2ml/min 。二、测定清除率的意义(一)测定肾小球滤过率1.菊粉清除率：该物质既不能重吸收，也不能分泌。重吸收量为R,分泌量为E,肾小球滤过率为F,则UX V= FX P-R+E,当R=0,E=0 时，C=F=(UX V)/P。血浆中菊粉浓度P= 1mg/100ml,尿中菊粉浓度U= 125mg/100ml,测得每分钟尿量V =1ml/min 。最后，得C= 125ml/min 。2.内生肌酎清除率：因前者操作复杂，临床上已改为较简便的内生肌酎清除率试验。内生肌酎体内组织代谢产生的肌酎。方法：试验前2-3日，被试者禁食肉类，以免从食物中摄入过多的外来肌酎。其它 饮食照常，但要避免剧烈运动或体力劳动，只从事一般工作。此时，受试者血浆中的肌酎浓度平均约1mg/L左右，一昼夜内尿中肌酎的排出总量都比较稳定