动物生理学肾与排泄

动物生理学肾与排泄动物生理学肾与排泄第1页排泄器官功效①维持体液中主要电解质适当浓度，维持酸碱平衡；②维持适当水量；③维持一定渗透压；④去除机体代谢终产物；⑤去除进入机体异物及其代谢产物。前三项与渗透调整相关。动物生理学肾与排泄第2页第二节肾结构与功效

一、肾结构（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）动物生理学肾与排泄第3页2、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血管壁内，内含肾素分泌颗粒。致密斑位于远曲小管起始个别。远曲小管近血管极处一侧上皮成椭圆形隆起，变高变窄，排列紧密。致密斑感受小管液中Na+改变，并将信息传至近球细胞，调整肾素释放。（图）动物生理学肾与排泄第4页4、肾血液供给

（图）肾血液供给非常丰富，两个肾血流量为心输出量22%肾血流量本身调整：在体内平均动脉压在80-180mmHg范围变动时，肾血流量基础稳定不变。（图）肾脏小动脉血管平滑肌肌源机制：当动脉压降低时，肾脏入球小动脉血管平滑肌所受牵张减低，平滑肌就舒张，从而入球小动脉阻力降低。

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）直小血管动物生理学肾与排泄第5页肾小球毛细血管网内血浆成份向肾小囊腔滤过—尿生成第一步囊内液就是血浆超滤液，实际上是去蛋白质血浆。（图）影响滤过原因1、肾小球滤过作用动力有效滤过压=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，就到达滤过平衡。二、肾小球滤过机能动物生理学肾与排泄第6页2、滤过膜滤过膜有三层组成：（图）①内层由毛细血管内皮细胞组成。小孔50–100nm。仅防血细胞经过。3、肾小球滤过率：单位时间内两肾生成超滤液量

125ml/min，180L/day

天天排出终尿1.5L②中间层是非细胞性基膜，为水合凝胶组成微纤维网结构。网孔4-8nm。为滤过膜主要屏障。③外层由肾小囊上皮细胞组成。4–14nm小孔。

滤过膜各层有许多带负电糖蛋白，可排斥带负电血浆蛋白，阻止其滤过。动物生理学肾与排泄第7页三、肾小管与集合管重吸收功效重吸收：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%Na+、Cl-、K+和水被重吸收；

85%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1/4。动物生理学肾与排泄第8页2）HCO3-

重吸收与H+分泌3）钾离子主动重吸收小管液中K+浓度4mM，上皮细胞内K+浓度150mM。4）葡萄糖与氨基酸重吸收次级主动转运5）水重吸收水重吸收是被动，是靠渗透作用而进行。多年来发觉在近球小管上皮细胞顶膜和基侧膜有大量水通道（aquaporin，AQP1），对水重吸收起主要作用。

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形式。（详见后）动物生理学肾与排泄第9页降支细段：对尿素和Na+、Cl-等溶质通透性很低，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+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Na+、Cl-和K+是在升支粗段被重吸收。

升支粗段含有很厚上皮细胞，细胞基底侧膜（浆膜）上含有丰富钠钾泵。

髓袢降支细段和升支细段都由很簿扁平上皮细胞组成，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动物生理学肾与排泄第10页3、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。盐类转运在激素（醛固酮）控制下进行。4、集合管从管内低渗溶液中重吸收水，形成高渗尿。重吸收水受抗利尿激素（ADH）调整。

集合管上皮细胞管腔侧胞浆囊泡内有水孔蛋白AQP-2，而在基底侧膜有AQP-3和AQP-4。AQP-2是ADH诱导水通道，ADH可使这些囊泡插入上皮细胞顶端膜，形成跨膜水通道。假如再撤除ADH，则顶端膜上AQP-2囊泡又能够经过入胞方式进入胞浆，顶端膜对水通透性就显著降低。进入集合管上皮细胞水，可经过基底侧膜上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。动物生理学肾与排泄第11页

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转运和通透性

动物生理学肾与排泄第12页四、肾小管与集合管分泌

分泌：指上皮细胞将本身产生物质或血液中物质转运至小管腔内。1、K+分泌

K+-Na+交换（Fig）2、H+分泌与HCO3-重吸收（Fig.）肾小管细胞面向管腔膜上有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形式，而不是直接以HCO3-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。动物生理学肾与排泄第13页3、NH3分泌代谢过程中生成氨（NH3）主要由谷氨酰胺（glutamine）脱氨而来。进入小管液NH3与H+结合生成铵离子（NH4+）,深入与强酸盐负离子结合，生成酸性铵盐随尿排出。4、其它物质分泌近球小管是分泌有机酸和碱，如胆盐、草酸盐、尿酸盐和儿茶酚胺主要部位。体内代谢终末产物，以及有害毒素和一些药品，在近球小管被分泌到小管液中，由尿排出。药品及毒物分泌体内水溶性药品及毒物主要从肾脏排出体外。脂溶性药品及毒物必须在肝内转化成水溶性物质才能排出体外。脂溶性药品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。这些物质大个别从胆小管排出，也有一个别从肾脏排出。动物生理学肾与排泄第14页第四节尿渗透压调整一、尿浓缩机制尿浓缩是因为小管液中水被重吸收而溶质仍留在小管液中而造成。水重吸收动力来自肾髓质渗透压梯度建立，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主要结构。髓袢愈长，浓缩能力就愈强。

1.02.03.04.0[最终一张提前]ADH与受体结合，激活膜内腺苷酸环化酶，使细胞中cAMP增加，进而引发管腔膜中蛋白激酶激活，使膜蛋白磷酸化而改变膜蛋白构型，结果造成水通道开放，提升了管腔膜对水通透性。动物生理学肾与排泄第15页

原因：肾小管各段对水和溶质通透性不一样和逆流倍增现象。什么是逆流倍增现象？图10-12指因为逆流交换而形成顶端和底端较大浓度梯度现象。髓质渗透压梯度是怎样形成？（一）髓质渗透压梯度形成1、髓袢U形结结构成降支与升支内液体流动方向相反。2、髓质外层：因为髓袢升支粗段对NaCl主动重吸收，而对水不通透所形成动物生理学肾与排泄第16页3.髓质内层渗透梯度形成与尿素再循环和NaCl重吸收相关

(Fig)①远曲小管及皮质部和髓质外层集合管对尿素不通透，而在抗利尿激素作用下管内水被重吸收，造成远曲小管流到集合管液体中尿素浓度越来越高。②髓质内层集合管对尿素通透性较大。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因为髓质内层高渗透压，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。因为升支细段对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浓度深入降低。从而形成髓质内层渗透压梯度。④因为升支细段对尿素含有中等通透性，形成尿素再循环。动物生理学肾与排泄第17页逆流倍增学说关键点:1、肾小管和集合管对水和各种溶质通透性和吸收能力是不一样,造成髓质高渗状态。尿素和NaCl是建立髓质渗透梯度主要溶质。2、血流经“U”形直小血管将水分及溶质运走时，因为逆流交换使髓质高渗状态不被破坏。3、因为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、集合管对水通透受抗利尿激素（ADH）调整抗利尿激素多——尿浓缩；ADH少——尿稀释动物生理学肾与排泄第18页（二）、渗透压梯度与尿浓缩和稀释关系高渗尿：当机体缺水、缺盐时，垂体释放抗利尿激素增多，集合管对水通透性增大，从升支粗段来低渗小管液逐步变等渗，再经集合管时，因为髓质间隙液高渗，水渗透出集合管形成浓缩尿。稀释尿：抗利尿激素降低，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，极少被浓缩，甚至深入稀释，形成稀释尿。动物生理学肾与排泄第19页尿液生成与浓缩过程（图）1.尿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%盐以及对应水被重吸收，留下尿素和一些其它物质。从近曲小管进入髓袢降支细段液体是和血浆等渗，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，而溶质极少通透，渗透压快速提升，到了髓袢顶端时小管液与周围间隙液渗透压相等，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。因为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，从而使小管液愈加稀释。离开升支粗段小管液为低渗，约100mOsm/L.5.集合管在ADH存在时对水通透性很高，而因为髓质间隙高渗透压，小管液沿集合管下行到髓质时，小管液水扩散出管腔，管内液体渗透压越来越高，尿液被浓缩，形成高渗尿。动物生理学肾与排泄第20页血浆渗透压↑下丘脑中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、肾小管活动调整（二）、肾小球滤过率控制肾本身调整