生理学临床医学尿的生成

生理学临床医学尿的生成第1页/共115页2第2页/共115页3TheLatestinformationfromWHO

Theincidencerateof

urinarysystem（%）0.10.3慢性肾功能不全（chronicrenal）0.20.2糖尿病肾病（diabeticnephropathy）<0.10.3结核（tubercle）0.10.4多囊肾(polycystickidney)0.40.4肿瘤（Tumor)2.01.3结石（Calculus)2.98.6肾炎（nephritis）2.09.6泌尿系感染（Infectiousdisease）7.819.7泌尿系统疾病（Diseaseofurinarysystem）DevelopedcountryDevelopingcountry第3页/共115页4概述(Introduction)排泄Excretion：机体将进入血液的代谢尾产物、体内过剩物质以及异物排出体外的过程

Theprocessthatthecellularwasteproductsorextranutrients，mineralsandwaterleavingthebody第4页/共115页5

排泄途径Excretivepathway：

1.呼吸器官(respiratoryorgan)：CO2和少量水分2.消化道(intestinaltract)：无机盐类(钙、镁、铁等)和胆色素3.皮肤、汗腺(skin)：水分以及NaC1和尿素

4.肾脏(kidney)：尿液，排泄的物质种类多，量也大

第5页/共115页6尿生成和排出意义：可以排出代谢产物、异物和过剩物质。调节机体的水、电解质和酸碱平衡。肾脏内分泌功能（肾素、EPO、前列腺和1,25-VitD3)等。第6页/共115页7第7页/共115页8第8页/共115页9第9页/共115页10尿生成的过程（UrineFormation）第10页/共115页11尿生成过程：

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。重点第11页/共115页12第一节肾的功能解剖一、肾单位(nephron)（一）肾单位的构成

100万～120万／肾

肾小球

肾小囊肾小体

肾小管肾单位近端小管髓襻细段远端小管近曲小管远曲小管髓袢降支粗段髓袢升支粗段第12页/共115页13Nephron第13页/共115页14皮质肾单位和近髓肾单位第14页/共115页15（根据肾单位的所处的位置）

皮质肾单位和近髓肾单位的比较

皮质肾单位85％近髓肾单位15％

肾小体分布

髓袢

入/出球A口径比

出球小动脉

分支

功能特点中、外皮质层短2：1肾小管周围毛细血管网滤过和重吸收内皮质层长1：1还形成直小血管尿的浓缩和稀释第15页/共115页16

（二）球旁器（近球小体

juxtaglomerularapparatus）1.颗粒细胞（球旁、近球细胞）：合成、储存和分泌肾素2.系膜细胞：3.致密斑：

感受小管液中NaCl含量变化

近球小体的特殊结构是管--球反馈的结构基础注意致密斑球外系膜细胞球旁细胞第16页/共115页17小管液中NaCl含量的变化致密斑

球旁细胞肾素释放第17页/共115页18（四）、肾的神经支配肾的交感神经T12～L2→神经节换元→节后纤维→

（NE、Dopamine）

肾血管收缩NaCl重吸收↑肾素释放血管平滑肌舒张第18页/共115页19肾的血管分布两个串联的毛细血管网

1.肾小球内毛细血管血压较高

有利于原尿的生成

2.肾小管周围毛细血管血压低

有利于小管液重吸收第19页/共115页20Capillary第20页/共115页21二、肾血流量及其调节特点：1.肾的血液供应丰富。2.血流分布不均匀。第21页/共115页22（一）肾血流量的自身调节

这种在没有外来神经支配情况下，在血压80-180mmHg波动范围内,肾血流量却保持恒定的现象，称为肾血流的自身调节。机制:肌源学说和管-球反馈重点第22页/共115页23肌源学说：肌原学说：入球小动脉平滑肌的舒缩与跨壁压直接相关。第23页/共115页24管-球反馈：小管液流量↑→致密斑Cl-、Na+等离子转运↑→入球小动脉收缩、系膜细胞收缩→QA↓Kf↓→GFR↓第24页/共115页25（二）.肾血流量的神经和体液调节a.肾交感神经b.肾上腺素与去甲肾上腺素、血管升压

素和血管紧张素等

紧急情况下通过神经和体液调节使肾血流量明显减少以维持动脉血压和心脑等脏器血供。第25页/共115页26第二节肾小球的滤过功能重点第26页/共115页27微穿刺实验肾小球的滤过液=血浆超滤液第27页/共115页28评价肾小球滤过功能的指标肾小球滤过率

(glomerularfiltrationrate,GFR)

完整机体，每分钟两肾滤过的液体量约为125ml/min·1.73m2

滤过分数

(filtrationfraction)GFR/每分肾血浆流量，约为19%重点第28页/共115页29肾血流量（renalbloodflow,RBF）：是指单位时间内流过肾脏的全血量。肾血浆流量（renalplasmalflow,RPF）：是单位时间内流过肾脏的血浆流量。第29页/共115页30肾小球滤过率的大小：肾小球滤过率的大小决定于滤过系数(kf)(即滤过膜的面积及其通透性的状态)和有效滤过压(effectivefiltrationpressure)。第30页/共115页31一、滤过膜及其通透性1.滤过膜的面积

面积足够大,减少会出现少尿甚至无尿.2.通透性

取决于被滤过物质的分子大小及其所带的电荷.第31页/共115页32带不同电荷时不同分子半径的右旋糖酐滤过能力滤过膜的超微结构决定:第32页/共115页33（三）滤过膜的构成滤过屏障（filtrationbarrier）

A.机械屏障：被滤过物质的分子大小（主要作用）

B.静电屏障：被滤过物质所带电荷（滤过膜带负电）毛细血管内皮细胞:窗孔基膜：网孔肾小囊脏层上皮细胞足突：滤过裂隙膜滤过膜第33页/共115页34Filtrationmembrane第34页/共115页35二、有效滤过压(effectivefiltrationpressure)

=（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）=ΔP－Δ

入球端=（45－10）－（20－0）＝15

出球端=（45－10）－（35－0）＝0

第35页/共115页36EffectiveFiltrationpressure第36页/共115页37滤过压平衡状态

(filtrationpressureequilibrium)

有效滤过压=0

肾血浆流量(RPF)↑↓

血浆胶体渗透压上升速度缓慢↓滤过平衡靠近出球小动脉端↓

GFR↑第37页/共115页38AC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第38页/共115页39三、影响肾小球滤过的因素(一)肾小球毛细血管血压(二)囊内压(三)血浆胶体渗透压：如输入生理盐水、肾病综合征（三多一少）(四)肾血浆流量：主要通过血浆胶体渗透压上升速度滤过平衡点肾小球的滤过（五）滤过系数

重点第39页/共115页40第三节肾小管和集合管的物质转运功能肾小球滤过液达180L/d,而终尿仅为1.5L/d.从转运的方向：重吸收:指物质从肾小管液中转运至血液中.

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肾小管管腔内.第40页/共115页41从能量角度：（一）被动转运(passivetransport)

扩散(单纯、易化)、渗透、溶剂拖曳等（二）主动转运(activetransport)

原发性：钠泵、氢泵、钙泵

继发性：葡萄糖、氨基酸

联合转运：同向

逆向第41页/共115页42转运的途径：顶端膜侧膜基底侧膜跨细胞转运途径细胞旁转运途径第42页/共115页43一、肾小管和集合管中物质转运各种物质在各段肾小管转运的方式和量是不同。(一)Na+、C1-和水的重吸收1.在近端小管前半段:主动重吸收：伴随葡萄糖、氨基酸

H+的分泌H+Na+第43页/共115页44氯化钠、水在近球小管的重吸收第44页/共115页45近端小管后半段重吸收NaCl示意图第45页/共115页462、氯化钠、水在髓襻升支粗段的重吸收重点第46页/共115页47髓袢升支粗段NaCl重吸收在尿的浓缩和稀释方面具有重要意义。临床：呋喃苯胺酸（速尿）通过抑制Na+：2Cl-:K+同向转运载体产生利尿。第47页/共115页483、远球小管和集合管1）、重吸收12%Na+、Cl-2）、水的重吸收受ADH的调节：3）、Na+、K+转运受醛固酮调节：第48页/共115页49远球小管初段：Na+-Cl-同向转运体↑噻嗪类利尿剂第49页/共115页50远球小管后段和集合管主细胞：重吸收：Na+和水分泌：K+闰细胞：重吸收：HCO3-分泌：H+Cl-第50页/共115页51（二）HCO3-和H+的转运（1）近端小管：>80%HCO3-的重吸收HCO3-以CO2的方式重吸收

第51页/共115页52主要次要第52页/共115页53（2）髓袢：15%,升支粗段（3）远球小管和集合管：5%

质子泵

H+-K＋–ATP酶HCO3-CO2+H2OHPO42-H2PO4-

NH3NH4+小管液中H+第53页/共115页54（三）、NH3的分泌与H+

、HCO3-的转运的关系

意义：有利于H+的继续分泌（质子泵）

有利于Na+-H+交换

促进NaHCO3重吸收第54页/共115页55NH3的分泌GLNaseNH3NH3GLNGLNGLUH2OK+K+

Na+Na+Na+H+H+HCO3-HCO3-H2OCO2

NH4+管腔血管+Cl-②③第55页/共115页56（四）K+的重吸收和分泌70％近球小管主动重吸收20％髓袢主动重吸收10％远曲小管后段和集合管

重吸收分泌第56页/共115页57（五）Ca+的重吸收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(跨细胞)<1%集合管重吸收<1％尿中排出第57页/共115页58（六）葡萄糖和氨基酸的重吸收1、葡萄糖的重吸收

吸收部位：近球小管

机制：G-Na+协同转运

肾糖阈(renalthresholdforglucose)葡萄糖滤过量=GFR×PG

当PG达180mg/dL时，有一部分肾小管对G的吸收已达到极限，尿中开始出现G，此时的PG称之肾糖阈

最大转运率：葡萄糖吸收极限量

男性：375mg/(min·1.73m2)重点第58页/共115页592、氨基酸的重吸收

继发性主动转运

近球小管前段重吸收

机制同葡萄糖第59页/共115页60第五节尿液的浓缩和稀释

尿液的渗透浓度>血浆：高渗尿尿被浓缩

=

：等渗尿

<

：低渗尿尿被稀释

部位：髓襻意义：维持体液平衡和渗透压恒定第60页/共115页61一、尿液的稀释部位：髓襻升支粗段远曲小管和集合管实现条件：远曲小管和集合管对水通透性低（VP低水平）

第61页/共115页62髓袢升支粗段重吸收NaCl，而对水不通透髓袢升支粗段小管液为低渗液在体内水分过多，ADH释放被抑制远曲小管和集合管对水的通透性低NaCl被继续重吸收，而水不被重吸收形成低渗尿，造成尿液的稀释第62页/共115页63失水、禁水血浆渗透压VP实现条件：小管周围组织液高渗：肾髓质渗透梯度现象VP水平较高二、尿液的浓缩第63页/共115页64第64页/共115页65（一）肾髓质渗透浓度梯度的形成结构基础：髓襻形态和功能

（特别是升支粗段）

髓襻长度↑→浓缩能力↑(肾小管各段对水和溶质的通透性不同）1、逆流和逆流倍增系统第65页/共115页66第66页/共115页67髓襻是一个逆流倍增器第67页/共115页68（二）肾髓质渗透浓度梯度的形成1、外髓部渗透压梯度的形成：

升支粗段对NaCl主动重吸收，对水不通透→组织间液局部高渗2、内髓部渗透压梯度的形成附图尿素的再循环

NaCl的重吸收

高蛋白饮食→尿素浓度↑→尿液浓缩能力↑第68页/共115页69第69页/共115页70三、直小血管在维持肾髓质高渗中的作用特点：与髓襻平行，对水和溶质高度通透机制：逆流交换作用：维持肾髓质内高渗梯度第70页/共115页71直小血管第71页/共115页72直小血管第72页/共115页73第六节尿生成的调节肾小球滤过的调节肾小管、集合管重吸收和分泌的调节

肾内自身调节

渗透性利尿 球管平衡

神经调节 肾交感神经的作用肾交感神经参与的反射

体液调节肾素-血管紧张素-醛固酮系统

血管升压素 第73页/共115页74一、肾内自身调节（一）渗透性利尿

(osmoticdiuresis)

小管液中溶质浓度↑→小管液渗透压↑→水分重吸收↓→Na+被稀释，Na+的重吸收↓→ 终尿量↑，NaCl排出↑

糖尿病（葡萄糖）

甘露醇→小管液渗透压↑→利尿、消肿第74页/共115页75(二)球-管平衡

(glomerulotubularbalance)1.现象：肾小球滤过率↑→近球小管重吸收量↑

2.机制：近球小管对Na+、水的定比重吸收（GFR的70%） GFR↑→管周毛细血管的胶体渗透压↑↓

重吸收量↑3.意义：使尿中排出的溶质和水不致因GFR的增减而发生大幅波动。第75页/共115页76球管平衡和管球反馈肾小动脉血压↓肾小球毛细血管血压↓GFR↓近球小管溶质重吸收↓髓襻细段溶质重吸收↓髓襻升支粗段溶质重吸收管球反馈球管平衡第76页/共115页77二、神经调节(一)肾交感神经对肾功能的作用1.-R→入球/出球小动脉收缩→RBF↓

、GFR↓2.近球小管-R→Na+、水重吸收↑3.近球细胞β-R→肾素释放↑→重吸收Na+、水↑第77页/共115页78二、神经调节(二)肾交感神经参与的反射1.心、肺感受器引起的反射

血量↑→心、肺感受器→交感神经(肾最明显)↓

→

肾血流量↑→肾排钠排水↑血压↑→颈A窦/主A弓感受器→交感神经(肾交感)↓

→利钠利尿第78页/共115页79二、神经调节(二)肾交感神经参与的反射2、肾－肾反射：刺激一侧肾传入神经→对侧(减弱)或同侧(增强)肾交感神经的活动→对侧排钠排水↑，同侧排钠排水↓第79页/共115页80三、体液调节(一)肾素-血管紧张素-醛固酮系统(二)肾内激肽释放酶-激肽系统(三)心房钠尿肽(四)内皮素(五)一氧化氮(六)血管升压素（vasopressin,VP)(七)儿茶酚胺(八)前列腺素第80页/共115页81（一）肾素-血管紧张素-醛固酮系统第81页/共115页82血压↓Na+↓入球小A牵张↓致密斑Na+↓交感神经(＋)PG、E、NE近球细胞肾素血管紧张素原血管紧张素ⅠACE血管紧张素Ⅱ血管紧张素Ⅲ氨基肽酶肾上腺皮质球状带醛固酮近球小管重吸收Na＋VP、交感神经保钠、保水、排钾尿量血管平滑肌收缩BP（一）肾素-血管紧张素-醛固酮系统第82页/共115页83醛固酮对尿生成的调节第83页/共115页84（六）血管升压素（vasopressin,VP)合成：下丘脑视上核、室旁核神经元贮存：垂体后叶作用：集合管上皮对水的通透性↑，尿素的通透性↑→水的重吸收↑→尿量↓故又称抗利尿激素下丘脑-垂体束第84页/共115页85（六）血管升压素（vasopressin,VP)VP的作用机制：1.VP→血管平滑肌V1-R→血管平滑肌收缩。2.VP→集合管V2-R→兴奋性G蛋白(Gs)→cAMP↑→PKA→胞浆内的AQP2插入顶端膜→水通道→水的重吸收↑VP缺乏→顶端膜上水通道消失→水的重吸收↓第85页/共115页86ADH第86页/共115页87（六）血管升压素（vasopressin,VP)VP释放的调节机制1.细胞外液渗透压(血浆渗透压)：最重要

体液成分的变化

大量出汗、腹泻 →血浆渗透压↑ →下丘脑渗透压感受器(setpoint) →VP↑，引起渴觉、饮水行为第87页/共115页88第88页/共115页89（六）血管升压素（vasopressin,VP)VP释放的调节机制1.细胞外液渗透压(血浆渗透压)：

2.血容量

体液容积的变化

容量感受器→延髓→下丘脑→VP↓

血量↓→容量感受器传入冲动↓

→VP↑

压力感受器→VP↓BP↓→压力感受器传入冲动↓

→VP↑容量／压力感受器的敏感性低于渗透压感受器3.其他因素：疼痛、应激、ANG第89页/共115页90合成部位：肾内激肽释放酶↓激肽原→血管舒张素(十肽)↓(氨基肽酶)

缓激肽(九肽)作用：1.

肾小动脉舒张2.抑制集合管对Na+和水的重吸收→促进

肾脏排钠排水(二)肾内激肽释放酶-激肽系统第90页/共115页91合成部位：心房肌作用：血管平滑肌舒张促进肾脏排钠排水肾作用机制：1.入球小动脉舒张→GFR↑→Na+

滤过率↑2.集合管：抑制髓质集合管Na+通道，抑制Na+

、水的重吸收、对抗VP重吸收水的作用3.抑制肾素、醛固酮、VP的分泌（二）心房钠尿肽第91页/共115页92合成部位：血管内皮作用：强烈缩血管肾作用机制：1.小动脉收缩→血管阻力↑2.RBF↓，系膜细胞收缩，Kf值↓→GFR↓3.轻度抑制集合管Na+-K+-ATP酶活性→Na+重吸收↓其他：ET刺激心房细胞释放ANP，间接引起排钠排水↑(四)内皮素第92页/共115页93合成部位：血管内皮作用：血管舒张肾作用机制：入球和出球小动脉舒张

糖尿病人：入球小动脉舒张→肾小球“毛”压↑→GFR↑(七)儿茶酚胺E/NE→近球小管和髓袢升支粗段Na+和水的重吸收↑Dopamine→近球小管Na+和水的重吸收↓(八)前列腺素

小动脉舒张→RBF↑(五)一氧化氮第93页/共115页94第二节肾脏功能的研究方法肾清除率的测定微穿刺和微灌流技术细胞内微电极记录膜片钳分子生物学技术第94页/共115页95一、肾清除率的测定（一）肾清除率的定义（clearance,C）

每分钟尿中排出的某一物质来自多少毫升血浆

即两肾在每分钟能将多少毫升血浆中的某一物质完全清除，这个血浆毫升数就称为该物质的清除率。 单位：ml/min第95页/共115页96一、肾清除率的测定

计算方法：U×V=P×CC=U×V/P U：尿中某物质的浓度(mg/100ml) V：每分钟尿量(ml/min) P：血浆中某物质的浓度(mg/100ml)

意义：了解肾对不同物质的清除能力测定GFR、肾血浆流量

推测肾小管的功能第96页/共115页97（二）用肾清除率方法测定肾小球滤过率菊糖清除率（CIn） C×P＝U×V=F×P–R+E F:GFRP：原尿中物质浓度R:重吸收量E：分泌量

当R=0，E=0→

U×V=F×P →F＝U×V/P＝CIn

内生肌酐清除率 第97页/共115页98（三）用肾清除率方法测定肾血浆流量和推算肾血流量1.对氨基马尿酸(PAH)

血浆流经肾一次，PAH完全清除，即肾静脉PAH=0。CPAH接近每分钟肾血浆流量。 C×P＝U×V＝X×P→X＝CPAH

（X：有效肾血浆流量）只能直接测得有效肾血浆流量：

流经肾单位的血浆量第98页/共115页99（三）用肾清除率方法测定肾血浆流量和推算肾血流量2.全肾血浆流量和全肾血流量PAH提取率

肾动脉[PAH]－肾静脉[PAH]

肾动脉[PAH]全肾血浆流量=CPAH/EPAH有效肾血流量=CPAH/(1－血细胞比容)全肾血流量=CPAH/EPAH(1－血细胞比容)EPAH=＝91％第99页/共115页100（四）用肾清除率方法推测肾小管的功能1.C与GFR的关系

C×P=F×P–R+E注意：不能确定被重吸收或分泌的具体情况如能进入红细胞或与血浆蛋白结合，推算出的净重吸收或净分泌不准确肯定有净分泌没有重吸收和分泌或二者相抵消肯定有净重吸收C>CInC=CInC<CIn第100页/共115页101（四）用肾清除率方法推测肾小管的功能2.推断某物质在肾小管中是被动转运还是主动转运尿素：被动重吸收—重吸收没有上限葡萄糖：主动重吸收—转运率会达饱和，

有Tm值(maximalrateoftransport) Tm－G：肾糖阈第101页/共115页102（五）自由水清除率自由水清除率（free-waterclearance,CH2O）用肾清除率方法来定量测定肾脏排水的一个指标溶质与水分分开——无溶质水

每分钟内必须从尿中除去(重吸收)或加入一定量的纯水(无溶质)，才能使尿液与血浆渗透压相等。第102页/共115页103（五）自由水清除率计算：渗透单位清除率Cosm=Uosm/Posm×VCH2O=V－Cosm测定意义：

对肾脏产生无溶质水的能力进行定量尿液低渗：Cosm