生理学临床医学第8章尿的生成与排出课件

第八章尿的生成与排出DepartmentofPhysiology,NCUUrinarySystem前言(Introduction)排泄(excretion)途径:

肺、肠、皮肤、肾肾的功能:

排泄(代谢终产物、过剩物质）－维持内环境稳态(水、盐、渗、酸碱)内分泌:肾素、EPO、PGs、1,25-(OH)2-D3糖异生(gluconeogenesis)的场所第一节

肾的功能解剖和肾血流量肾结构示意图一、肾的功能解剖（一）肾单位：尿生成的基本功能单位

肾小体肾小球肾小囊近端小管髓袢细段远端小管肾小管

肾单位(nephron)集合管（Collectingduct）RenalcortexRenalmedullaCorticalnephron

JuxtamedullarynephronVasarecta肾单位分类：皮质肾单位近髓肾单位皮质肾单位近髓肾单位分布部位外、中皮质层内皮质层数量和体积多(约占90%)而小少(约占10%)而大入球/出球小动脉口径2∶11∶1出球小动脉形成的血管形成小管周毛细血管网形成网状小血管和U形直小血管髓袢短，只达外髓质层长，深入内髓质层肾素分泌不分泌功能利于滤过、重吸收利于尿的浓缩与稀释表1.两类肾单位的比较球旁细胞致密斑球外系膜细胞（二）球旁器(juxtaglomerularapparatus)－位于皮质肾单位

球旁细胞:

入、出球小动脉

合成、贮存分泌肾素致密斑:

远端小管起始部感受NaCl，调节肾素的释放球外系膜:入、出球小动脉和致密斑间具有吞噬和收缩等功能(三)肾的神经支配

肾交感神经肾小管肾动脉球旁细胞重吸收↑肾素释放↑肾血流量↓肾小球滤过率↓血流量大:1200ml/min,20-25%心输出量分布不均:

大部分分布于皮质(94%)形成两套串联的毛血管网:肾小球毛细血管网：

血压高----利于滤过肾小管周毛细血管网：

血压低、胶体渗透压高----利于重吸收（四）肾的血液循环特征二.肾血流量的调节(regulation)

（1）自身调节(autoregulation)：无外来神经支配下，肾血流量在动脉血压一定波动范围内（80~180mmHg）能保持相对稳定。

意义:

一般情况下,保证泌尿功能正常进行自身调节的机制：肌源性机制

血管平滑肌的特性决定的管-球反馈（tubulo-glomerularfeedback）：小管液流量变化影响肾血流量和肾小球滤过率的现象。结构基础：球旁器小管液流量↑→致密斑Cl-、Na+等离子转运↑→颗粒细胞分泌肾素→局部Ang-Ⅱ↑→入球小动脉收缩→GFR↓（2）神经和体液调节

1．肾交感神经使肾血管收缩，肾血流减少

２．E、NE、血管升压素和血管紧张素使肾血管收缩，肾血流量减少

３．前列腺素、NO：使肾血管扩张。

意义:

紧急情况下,血量重新分配,保证心、脑等重要器官的血供。filtrationsecretionreabsorptionexcretionofurine尿生成的基本过程：肾小球毛细血管（血浆）

肾小囊

肾盂肾小球滤过

肾小管、集合管

重吸收与分泌（原尿）（终尿）第二节肾小球滤过功能肾小球滤过的实验证明微穿刺(micropuncture)技术和原尿(primaryurine)成分分析原尿血浆超滤液1.滤过的结构基础

●

滤过膜(filtrationmembrane)的构成内:

毛细血管内皮细胞:

窗孔70~90nm中:内皮下基膜：网孔2～8nm（主要）外:肾小囊上皮细胞：足突裂隙膜4～11nm血管内皮基膜肾小囊上皮足突机械屏障电学屏障●滤过膜的通透性(permeability)机械屏障(mechanicalbarrier):决定于:分子有效半径大小结构基础:基膜(最重要)和裂隙膜孔径

半径＜2.0，自由滤过；>4.2，不滤过

分子半径2.0~4.2nm,随半径增大,滤过量减少

电学屏障(mechanicalbarrier):（膜带负电荷）

决定于:分子所带电荷

负电荷＜电中性＜正电荷

2.肾小球滤过率和滤过分数

肾小球滤过率(glomerularfiltrationrate,GFR)

定义：单位时间内两肾生成的超滤液量

正常值:125ml/min，180L/d

意义:衡量肾功能的指标

GFR＝有效滤过压×滤过系数滤过分数(filtrationfraction,FF)

定义:肾小球滤过率/肾血浆流量(GFR/RPF)

正常值:125/660×100%=19%

3.有效滤过压(effectivefiltrationpressure,EFP)

EFP=（肾小球毛细血管血压＋肾小囊胶体渗透压）

－(血浆胶体渗透压+肾小囊内压)

肾小球毛细血管血压血浆胶压肾小囊内压有效滤过压入球端45251010出球端45逐渐加大10逐渐下降滤过平衡(filtrationequilibrium)点:

滤过停止EFP=45－(35+10)=0mmHg滤过平衡：血浆胶体渗透压在滤过过程中不断升高,最终滤过动力与阻力相等（有效滤过压＝0）,有效滤过终止。入球端出球端

与组织液生成的有效滤过压形成不同之处：肾小球滤过组织液滤过毛细血管血压不变(动脉端→静脉端）↓血浆胶体渗透压↑不变（囊内/组织液）

胶体渗透压0有重吸收090％（毛细血管静脉端）4.滤过系数(filtrationcoefficient,Kf）定义：单位有效滤过压驱动下，单位时间内经过滤过膜的滤液量。度量:Kf=ks滤过膜有效通透系数(k):

正常时稳定

异常时增高或降低:

多尿、少尿、无尿或蛋白尿、血尿等有效滤过面积(s):

正常(两肾)约1.5m2

异常时减少:少尿、无尿5.影响肾小球滤过因素

滤过系数（Kf）

-滤过膜通透性-滤过膜面积有效滤过压

-肾小球毛细血管血压

-血浆胶体渗透压

-肾小囊内压滤过平衡点

-肾小球血浆流量①滤过系数(filtrationcoefficient,Kf)滤过膜通透系数(k)：肾病→滤过膜糖蛋白↓（电屏障↓）→血浆蛋白滤过↑→蛋白尿有效滤过面积(s)：急性肾小球肾炎→肾小球毛细血管阻塞→滤过面积↓→滤过↓→尿少②肾小球毛细血管血压大失血→动脉血压降低(＜80mmHg)

高血压晚期→入球小动脉狭窄运动或应激→交感N兴奋→入球小动脉收缩↓肾小球毛细血管血压↓↓有效滤过压↓↓肾小球滤过率↓③囊内压肾盂、输尿管结石或肿瘤压迫→尿路梗阻↓囊内压↑↓有效滤过压↓↓肾小球滤过率↓④血浆胶体渗透压肝、肾疾病→血浆蛋白减少快速i.v.大量生理盐水→血浆蛋白稀释↓血浆胶体渗透压↓↓有效滤过压↑↓肾小球滤过率↑⑤肾血浆流量运动、缺血中毒性休克→交感神经兴奋→肾血浆流量↓→血浆胶体渗透压上升↑→滤过平衡点靠近入球端，有效滤过段↓→滤过↓→尿少32AC毛细血管长度囊内压胶体渗透压毛细血管血压有效滤过压入球端出球端mmHg重点内容尿的生成三个基本过程肾的血液供应的特征肾血流量的自身调节（管球平衡）肾小球滤过率、有效滤过压影响肾小球滤过的因素

复习思考题在急性肾小球肾炎有血尿、蛋白尿，说明滤过膜的屏障作用破坏，但为什么又有少尿？2.肾病综合征有大量蛋白尿、此时肾小球滤过率有何变化？3.肾交感神经兴奋肾血管收缩，全身动脉血压会升高，肾血流量和肾小球滤过率有何变化？为什么？

第三节

肾小管和集合管的物质转运功能

肾小球毛细血管（血浆）

肾小囊

肾盂肾小球滤过

肾小管、集合管重吸收和分泌（原尿180L/d）（终尿1.5L/d）肾小管和集合管的物质转运功能:重吸收(reabsorption)：指物质从肾小管液中转运至血液中。（选择性）包括小管液中99%的水、100%的葡萄糖、氨基酸及不同量的Na+、Ca2+尿素等。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。包括肌酐、H+、K+等。

转运方式被动转运:扩散、渗透、易化扩散、溶剂拖曳主动转运:原发性：质子泵、Na+-K+泵和钙泵继发性：同向转运和逆向转运转运途径跨细胞转运途径细胞旁转运途径一、肾小管和集合管的物质转运方式:葡萄糖氨基酸二、肾小管和集合管中各种物质的重吸收和分泌1.Na+、Cl和水的重吸收

近端小管—等渗性重吸收

重吸收量:

约70%

机制:前半段（2/3):

Na+与葡萄糖或氨基酸同向转运

Na+与H+逆向转运(Na+-H+交换)Cl不被重吸收

后半段（1/3):

NaCl—细胞旁路途径

水:

渗透glucoseaminoacidsISFepithelialcellslumenHPO42近端小管前半段tightjunctionH2OlumenepithelialcellsISFsolutes近端小管后半段髓袢:重吸收量:NaCl约20%,水约15%特点：水和盐重吸收的分离,有利于尿液的浓缩和稀释髓袢各部水NaCl髓袢降支细段通透（渗透）不通透髓袢升支细段不通透通透（扩散）髓袢升支粗段不通透通透（主动转运）髓袢升支粗段:Na+-K+-2Cl同向转运呋塞米（furosemide)可抑制此转运体远端小管和集合管

重吸收量:

NaCl约12%,水不等(可调性)

机制:

主动转运

远曲小管始段:Na+-Cl同向转运（对水不通透）－噻嗪类

远曲小管后段与集合管:

主细胞:

Na+通道(+基侧膜钠泵)

－受醛固酮调节

集合管:

水孔通道(aquaporin)－受血管升压素调节噻嗪类利尿剂（-）远曲小管始段:

Na+-Cl同向转运远曲小管后段与集合管:

主细胞:

Na+通道(+基侧膜钠泵)2.HCO3的重吸收和H+的分泌

近端小管

约80%重吸收与泌H+(Na+-H+交换)有关

以CO2的形式单纯扩散,优先于Cl

受碳酸酐酶(CA)催化

髓袢升支粗段

HCO3重吸收机制与近端小管相同

远端小管和集合管

闰细胞主动泌H+(H+泵)近端小管细胞泌H+是保留碱储备，远曲小管和集合管的泌H+是排酸。lumenepithelialcellsISF乙酰唑胺远端小管和集合管（闰细胞）H+＋HPO42-=H2PO4-H+＋NH3＝NH4+两者不易透过管腔膜进入细胞而留在小管液中，是尿液酸碱度的决定因素。3.NH3的分泌与H+、HCO3转运的关系

NH3的分泌

部位:

肾小管各段、集合管

来源:

谷氨酰胺脱氨基

机制:

单纯扩散（脂溶性）

意义：泌NH3具有调节酸碱平衡的重要意义

慢性酸中毒可刺激NH3分泌肾小管泌NH3与转运H+、HCO3的关系分泌1

NH3和1

H+,

可回收1Na+和1HCO3调节酸碱平衡：促进排酸,增加机体的“碱储”

4.K+的重吸收和分泌

重吸收(reabsorption)

近端小管65%~70%,

髓袢25%~30%,

分泌(secretion)

部位:主要在远端小管和集合管

机制:

主细胞(顺电-化学梯度扩散)刺激因素:细胞外液K+浓度↑醛固酮分泌↑小管液流量↑酸中毒时则K+分泌↓（Na+-K+交换和Na+-H+交换相互竞争）K+分泌的动力:①由于Na+的重吸收造成小管内负电位②Na+泵活动：在远曲小管后段和集合管的主细胞内的K+浓度明显高于小管液中的K+浓度机制：与Na+的重吸收有关，称Na+-K+交换受醛固酮调节5.钙的重吸收和排泄70％近球小管(20%跨细胞，80%溶剂拖曳)20％髓袢升支粗段9％远球小管、集合管重吸收(跨细胞主动转运)<1％尿中排出

调节：甲状旁腺激素（PTH）：重吸收↑近端小管对Na+和水的重吸收血浆PH值（代酸：重吸收↑；代碱：重吸收↓）6.葡萄糖的重吸收

葡萄糖(glucose)部位:

近端小管(主要前半段)重吸收量:100%

机制：随Na+吸收而产生继发性主动重吸收肾糖阈(renalthresholdforglucose):当血液中葡萄糖浓度超过一定范围(180mg/100ml)时，有一部分肾小管对葡萄糖的重吸收达到极限，尿中开始出现葡萄糖，此时血浆葡萄糖的浓度称为肾糖阈葡萄糖最大转运率=葡萄糖吸收极限量:当血糖升高到一定程度，所有肾小管对葡萄糖的重吸收达到饱和，则尿糖浓度随血糖浓度升高而平行增加。男性375mg/min;女性300mg/min近端小管对葡萄糖的重吸收有一定限度（近端小管Na+-葡萄糖同向转运体的数目有限）

氨基酸(aminoacids):与葡萄糖基本相同青霉素、酚红在近球小管分泌至小管液中。其它：近端小管髓袢远端小管和集合管特点等渗重吸收定比重吸收必需性重吸收水盐吸收分离利于尿液浓缩和稀释调节性重吸收Na+、C1-H20重吸收70%70%20％（升支）15%（降支）12%Na+、C1-（醛固酮）不同量H20（ADH调节）HCO3-重吸收H+分泌80%～85％分泌部分部分分泌K+的重吸收/分泌65～70%25～30％分泌（醛固酮）葡萄糖/氨基酸的重吸收100％00Ca+的重吸收70％20％9％(＜1%排出）其它分泌体内的代谢产物和青霉素、酚红、利尿药等第四节尿液的稀释和浓缩尿量与尿液的渗透压(1)尿量正常尿量：1500(1000-2000)ml/day多尿：>2500ml/day少尿：100-500ml/day无尿：<100ml/day(2)尿液的渗透压根据体内水情况而发生相应改变：

50~1200mOsm/(kgH2O)体内缺水：高渗尿（尿渗透压>血浆渗透压），

尿被浓缩，补充机体缺水。体内水过多：低渗尿（尿渗透压<血浆渗透压），

尿被稀释，排出多余水分。意义：维持体液平衡和渗透压恒定血浆渗透浓度：300mOsm/(kgH2O)髓袢升支粗段远曲小管和集合管低渗小管液？渗尿对水不通透主动重吸收NaCl抗利尿激素NaClH2ONaCl髓外高渗环境1.尿液的稀释(dilution)原理：小管液中的溶质被重吸收而水不易被重吸收。条件：抗利尿激素（ADH)释放减少，小管液为低渗液。部位：远曲小管和集合管体内水过多（如大量饮水）尿崩症（ADH受体缺失）原理：小管液中的水被重吸收而溶质仍留在小管液中。条件：髓质高渗梯度的建立为浓缩尿的必要条件。

抗利尿激素释放增加。部位：远曲小管和集合管体内缺水（如大失血、出汗）2.尿液的浓缩(concentration)尿浓缩和稀释的主要受远端小管和集合管水重吸收的影响。水重吸收动力：髓质高渗梯度决定因素：对水的通透性（受ADH的调控）

肾髓质渗透压梯度－尿浓缩的必备条件方法:

冰点降低法肾皮质:

与血浆相同内髓质:

为血浆4倍由外向内:

梯度升高与肾髓质厚度有关人类:4~5倍沙鼠:可达20倍肾髓质高渗梯度的形成机制——逆流倍增逆流系统:U形结构,溶质或水的单向通透

←Na+←Na+←Na+←H2O←H2O←H2O髓袢、集合管的结构：与逆流倍增模型相似肾逆流倍增的条件和特点:

U形髓袢

肾小管各部通透性差异

肾小管各部