动物生理学第十章肾与排泄PPT课件2

第十章渗透调节与排泄第一节渗透调节的意义渗透调节:对体液渗透压的调节，即对体内水分和盐类含量的调节。排泄:动物体将分解代谢的终产物排出体外的过程。呼吸器官：排出CO2和少量水消化器官：肝分泌胆色素经肠排出，大肠粘膜排出无机盐皮肤：经汗腺排出水、盐和尿素肾：排出水和大量代谢废物排泄器官1排泄器官的功能①维持体液中的主要电解质的适当浓度，维持酸碱平衡；②维持适当水量；③维持一定的渗透压；④清除机体的代谢终产物；⑤清除进入机体的异物及其代谢产物。前三项与渗透调节相关。2第二节肾的结构与功能

一、肾的结构（图）近曲小管髓袢远曲小管髓袢降枝粗段髓袢细段髓袢升枝粗段近球小管远球小管肾小管肾单位肾小体肾小球肾小囊1、肾单位（nephron）32、皮质肾单位、近髓肾单位3、近球小体：由近球细胞、系膜细胞和致密斑组成。（图）皮质肾单位：肾小球位于皮质外2/3处，体积较小，髓袢短。占肾单位总数85~90%；近髓肾单位：肾小球位于肾皮质深部，髓袢很长，可达内髓。占总数10%~15%近球细胞位于入球小动脉的血管壁内，内含肾素分泌颗粒。致密斑位于远曲小管的起始部分。远曲小管近血管极处一侧的上皮成椭圆形隆起，变高变窄，排列紧密。致密斑感受小管液中的Na+的变化，并将信息传至近球细胞，调节肾素的释放。（图）44、肾的血液供应

（图）肾的血液供应非常丰富，两个肾的血流量为心输出量的22%肾血流量的自身调节：在体内平均动脉压在80-180mmHg范围变动时，肾血流量基本稳定不变。

（图）肾脏小动脉血管平滑肌的肌源机制：当动脉压降低时，肾脏入球小动脉血管平滑肌所受的牵张减低，平滑肌就舒张，从而入球小动脉的阻力降低。

肾小球毛细血管（第一次毛细血管网）、管周毛细血管（第二次毛细血管网）直小血管5肾小球毛细血管网内血浆成分向肾小囊腔滤过—尿生成第一步囊内液就是血浆的超滤液，实际上是去蛋白质的血浆。（图）影响滤过的因素1、肾小球滤过作用的动力有效滤过压=肾小球毛细血管压—（血浆胶体渗透压+肾小囊内压）肾小球毛细血管血压平均为45mmHg，囊内压约10mmHg，血浆胶体渗透压：在入球小动脉处（20mmHg）出球小动脉处（35mmHg）（图）滤过平衡:有效滤过压下降到0时，就达到滤过平衡。二、肾小球的滤过机能62、滤过膜滤过膜有三层组成：（图）①内层由毛细血管的内皮细胞组成。小孔50–100nm。仅防血细胞通过。3、肾小球滤过率：单位时间内两肾生成的超滤液量

125ml/min，180L/day

每天排出终尿1.5L②中间层是非细胞性的基膜，为水合凝胶构成的微纤维网结构。网孔4-8nm。为滤过膜的主要屏障。③外层由肾小囊的上皮细胞组成。4–14nm小孔。

滤过膜各层有许多带负电的糖蛋白，可排斥带负电的血浆蛋白，阻止其滤过。7三、肾小管与集合管的重吸收功能重吸收：指物质从肾小管液中转运至血液。1、近球小管肾小球滤过液流经近球小管后，滤过液中近67%的Na+、Cl-、K+和水被重吸收；

85%的HCO3-被重吸收；葡萄糖、氨基酸全部被重吸收；

H+被分泌到肾小管中。肾小管上皮细胞粘膜侧由许多微绒毛形成刷状缘；浆膜侧存在钠钾泵，胞内有大量线粒体。Fig10-10在近曲小管末端，滤液缩减到原体积的1/4。82）HCO3-

的重吸收与H+的分泌3）钾离子的主动重吸收小管液中K+浓度4mM，上皮细胞内K+浓度150mM。4）葡萄糖与氨基酸的重吸收次级主动转运5）水的重吸收水的重吸收是被动的，是靠渗透作用而进行的。近年来发现在近球小管上皮细胞的顶膜和基侧膜有大量水通道（aquaporin，AQP1），对水的重吸收起重要作用。

肾小管上皮细胞分泌1H+就可使1HCO3-

和1Na+重吸收回血。

肾小管重吸收HCO3-

是以CO2的形式。（详见后）9降支细段：对尿素和Na+、Cl-等溶质的通透性很低，但对水高度通透。升支细段：对Na+、Cl-通透性很高，对尿素具中等通透性，对水不通透。升支粗段：将Na+、Cl-和K+从管腔重吸收转运到细胞间隙，但对水通透性很低。

1Na+-2Cl--1K+的协同转运体，Na+顺浓度梯度扩散进入细胞释放势能驱动Cl-和K+逆浓度梯度进入细胞。（图）大约有25%滤过的Na+、Cl-和K+是在升支粗段被重吸收。升支粗段具有很厚的上皮细胞，细胞基底侧膜（浆膜）上含有丰富的钠钾泵。

髓袢降支细段和升支细段都由很簿的扁平上皮细胞构成，无刷状缘，少线粒体，代谢水平低。2、髓袢降支细段和髓袢升支103、远曲小管

将K+、H+和氨转运进管内，而将Na+、Cl-和HCO3-转运出肾单位。盐类的转运在激素（醛固酮）的控制下进行。4、集合管从管内的低渗溶液中重吸收水，形成高渗的尿。重吸收水受抗利尿激素（ADH）的调节。

集合管上皮细胞的管腔侧胞浆的囊泡内有水孔蛋白AQP-2，而在基底侧膜有AQP-3和AQP-4。AQP-2是ADH诱导的水通道，ADH可使这些囊泡插入上皮细胞的顶端膜，形成跨膜水通道。如果再撤除ADH，则顶端膜上的AQP-2囊泡又可以通过入胞的方式进入胞浆，顶端膜对水的通透性就明显降低。进入集合管上皮细胞的水，可通过基底侧膜上的AQP-3和AQP-4进入细胞间隙而被毛细血管吸收。

集合管还重吸收Na+

，分泌K+、H+和氨。11

NaCl尿素水备注

髓袢降支细段不易通透不易通透高度通透

升支细段高度通透中等通透不通透

升支粗段高度主动吸收不通透不通透

远曲小管主动吸收不通透不通透有ADH时水易通透

集合管皮质部主动吸收不通透不通透有ADH时水易通透髓质部主动吸收易通透不易通透有ADH时水易通透，并增加尿素通透

髓袢、远曲小管和集合管各段对溶质和水的转运和通透性

12四、肾小管与集合管的分泌

分泌：指上皮细胞将本身产生的物质或血液中的物质转运至小管腔内。1、K+的分泌K+-Na+交换

（Fig）2、H+的分泌与的HCO3-重吸收（Fig.）肾小管细胞面向管腔的膜上有Na+-H+协同转运系统。H+由细胞内分泌到小管液中。Na+进入细胞后被钠钾泵泵到间隙。

肾小管重吸收HCO3-是以CO2的形式，而不是直接以HCO3-的形式进行。H+被分泌进入管腔即与HCO3-形成H2CO3，再分解成CO2和H2O。CO2扩散进入肾小管细胞，在碳酸酐酶的作用下，与水结合成碳酸，再离解成H+与HCO3-

，HCO3-转运进细胞间隙，再进入血液。133、NH3的分泌代谢过程中生成的氨（NH3）主要由谷氨酰胺（glutamine）脱氨而来。进入小管液的NH3与H+结合生成铵离子（NH4+）,进一步与强酸盐的负离子结合，生成酸性铵盐随尿排出。4、其他物质的分泌近球小管是分泌有机酸和碱，如胆盐、草酸盐、尿酸盐和儿茶酚胺的重要部位。体内代谢的终末产物，以及有害的毒素和某些药物，在近球小管被分泌到小管液中，由尿排出。药物及毒物的分泌体内水溶性的药物及毒物主要从肾脏排出体外。脂溶性的药物及毒物必须在肝内转化成水溶性物质才能排出体外。脂溶性的药物及毒物在肝内经过氧化、还原或水解，再与葡萄糖醛酸、甘氨酸或硫酸盐结合（肝修饰），消除其毒性并增加水溶性。这些物质大部分从胆小管排出，也有一部分从肾脏排出。14第四节尿渗透压的调节一、尿浓缩的机制尿的浓缩是由于小管液中的水被重吸收而溶质仍留在小管液中而造成的。水重吸收的动力来自肾髓质渗透压梯度的建立，即肾髓质渗透压由外向内逐步升高。

1.0、2.0、3.0、4.0（图）髓袢是形成渗透压梯度的重要结构。髓袢愈长，浓缩能力就愈强。

1.02.03.04.0[最后一张提前]ADH与受体结合，激活膜内的腺苷酸环化酶，使细胞中cAMP增加，进而引起管腔膜中蛋白激酶激活，使膜蛋白磷酸化而改变膜蛋白的构型，结果导致水通道开放，提高了管腔膜对水的通透性。15

原因：肾小管各段对水和溶质的通透性不同和逆流倍增现象。什么是逆流倍增现象？图10-12指由于逆流交换而形成顶端和底端较大浓度梯度的现象。髓质渗透压梯度是如何形成的？（一）髓质渗透压梯度形成1、髓袢的U形结构造成降支与升支内液体的流动方向相反。2、髓质外层：由于髓袢升支粗段对NaCl主动重吸收，而对水不通透所形成163.髓质内层渗透梯度的形成与尿素再循环和NaCl重吸收有关(Fig)①远曲小管及皮质部和髓质外层的集合管对尿素不通透，而在抗利尿激素的作用下管内的水被重吸收，造成远曲小管流到集合管的液体中尿素的浓度越来越高。②髓质内层集合管对尿素的通透性较大。尿素顺着浓度梯度扩散到髓质内层，使髓质内层渗透压升高。③由于髓质内层高渗透压，髓袢降支细段中水向外渗透，而使降支内液越向髓袢顶部方向流动，NaCl浓度越高。由于升支细段对NaCl通透而对水不通透，使NaCl顺浓度梯度向管外组织间隙扩散。当液体进入升支粗段，升支粗段管壁细胞主动重吸收NaCl并转运到管外组织间隙，使管内NaCl的浓度进一步降低。从而形成髓质内层的渗透压梯度。④由于升支细段对尿素具有中等的通透性，形成尿素的再循环。17逆流倍增学说要点:1、肾小管和集合管对水和各种溶质的通透性和吸收能力是不同的,造成髓质高渗状态。尿素和NaCl是建立髓质渗透梯度的主要溶质。2、血流经“U”形直小血管将水分及溶质运走时，由于逆流交换使髓质的高渗状态不被破坏。3、由于髓袢升支对水相对不通透，而对Na+易通透或能主动吸收Na+

，故小管液到远曲小管时一定是低渗。（图）4、集合管对水的通透受抗利尿激素（ADH）的调节抗利尿激素多——尿浓缩；ADH少——尿稀释18（二）、渗透压梯度与尿浓缩和稀释的关系高渗尿：当机体缺水、缺盐时，垂体释放的抗利尿激素增多，集合管对水通透性增大，从升支粗段来的低渗小管液逐渐变等渗，再经集合管时，由于髓质间隙液高渗，水渗透出集合管形成浓缩尿。稀释尿：抗利尿激素减少，远曲小管和集合管对水通透性降低，而对钠仍保持主动重吸收，所以低渗小管液流经集合管时，钠被吸收，很少被浓缩，甚至进一步稀释，形成稀释尿。19尿液的生成与浓缩过程（图）1.尿的生成是从血液在肾小球过滤开始。在近曲小管，小管液被浓缩，几乎全部营养物质、75%的盐以及相应的水被重吸收，留下尿素和一些其他物质。从近曲小管进入髓袢降支细段的液体是和血浆等渗的，渗透压保持在300mOsm/L（毫渗/升）左右。2.小管液进入髓袢降支流到深部高渗髓质时，水被重吸收，而溶质很少通透，渗透压快速提高，到了髓袢顶端时小管液与周围间隙液的渗透压相等，可达1200mOsm/L。3.当小管液向上流到髓袢升支时，NaCl被动重吸收，而尿素被动地扩散进入小管液，但容量不变。由于NaCl离开升支细段比尿素进入管腔多，故小管液产生稀释。4.髓袢升支粗段对水和尿素不通透，但能主动地重吸收NaCl，从而使小管液更加稀释。离开升支粗段的小管液为低渗，约100mOsm/L.5.集合管在ADH存在时对水通透性很高，而由于髓质间隙的高渗透压，小管液沿集合管下行到髓质时，小管液的水扩散出管腔，管内液体渗透压越来越高，尿液被浓缩，形成高渗尿。20血浆渗透压↑下丘脑中的渗透压敏感神经元释放抗利尿激素集合管对水重吸收↑血液中水增加血浆渗透压降低

（Fig）、（Fig）二、肾小管活动的调节（二）、肾小球滤过率的控制肾的自身调节：肾动脉压在70-190mmHg之间变动时，肾血流量保持稳定。（一）、抗利尿激素ADH（血管升压素VP）的作用水利尿：大量饮用清水后引起尿量增多的现象。（图）21（三）、肾小管钠离子重吸收的控制

肾素（肾近球细胞分泌）

血管紧张素原血管紧张素I（肾素底物，由肝合成）血管紧张素转化酶（肺）血管紧张素II（八肽）血管紧张素酶A

血管紧张素III（七肽）肾血流量下降、肾动脉压下降、流经远曲小管的Na+减少，肾交感神经兴奋和血中肾上腺素和去甲肾上腺素增加肾上腺皮质醛固酮肾重吸收Na+（和水）醛固酮主要作用于远曲小管和集合管，促进对Na+的重吸收，同时促进K+的排出。醛固酮的分泌还受到血钾水平的调节。血钾仅增加0.5~1.0