人体生理学：第八章 尿的生成和排出

第八章

尿的生成和排出

肾单位（nephron）是肾脏的基本结构和功能单位肾小体肾小球（毛细血管球）肾小囊近端小管近曲小管肾单位髓袢降支粗段肾小管髓袢细段髓袢降支细段髓袢升支细段远端小管髓袢升支粗段远曲小管

集合管不包括在肾单位内，但与远端小管机能联系密切，与尿液浓缩有关。肾单位的类型

皮质肾单位与尿的生成、肾素的产生关系较大近髓肾单位和直小血管与尿的浓缩、稀释过程有关

皮质肾单位近髓肾单位肾皮质部位外、中层近髓层数量85%～90%10%～15%肾小球体积较小较大出/入球小A口径1：2差异甚小出球小A缠绕肾小管周围组成U型直小血管

髓袢短，达外髓层长，达内髓层和乳头部

球旁器有几乎无

功能与滤过和重吸收有关与尿浓缩稀释有关球旁器（juxtaglomerularapparatus）

主要分布于皮质肾单位名称位置细胞形态主要作用球旁细胞入球小A中膜肌上皮样含肾素颗粒致密斑远曲小管起始部高柱状感受NaCl含量调节肾素释放

球外系出/入球小A之间吞噬和收缩膜细胞

（一）滤过膜及其通透性

名称结构孔径（nm）备注血管内皮有窗孔50～100细胞层基膜层水合凝胶构4～8是主要屏障成微纤维网

肾小囊上细胞足突交4～14皮细胞层错形成裂隙肾小球滤过膜机械和电学屏障作用半径小于4.0nm物质，如半径0.36nm葡萄糖能滤过；球蛋白、纤维蛋白半径大于4.2nm不能通过；半径2.0～4.2nm之间的物质，随着分子量增加，滤过量减少。滤过膜各层都有带负电荷的唾液蛋白，能阻止带负电物质通过。

物质能否滤过，机械屏障发挥主要作用。分子接近孔隙半径时，电学屏障才有重要作用。白蛋白半径3.6nm，接近滤孔半径，由于带负电荷，正常情况下不能滤过。二、肾脏的血液供应（一）血供丰富肾血流量1200ml/min，占心输出量20%～25%。94%分布肾皮质，5%外髓层，1%内髓层。（二）两套毛细血管网1.肾小球毛细血管网肾动脉粗而短，出入球小动脉口径1：2，毛细血管内压高，有利血浆滤出。2.肾小管周围毛细血管网内压低而胶渗压高，有利重吸收。（三）肾血流量的调节1.肾血流量自身调节平均动脉压10.7～24.0kPa（80～180mmHg）时，肾血流量和肾小球滤过率保持恒定。休克和急性失血时少尿或无尿。自身调节机制肌源性机制：用罂粟碱麻痹血管平滑肌，自身调节消失。管-球反馈：小管液流量影响肾小球滤过率与肾血流量与腺苷、前列腺素、NO和肾素-血管紧张素系统有关2.肾血流量的神经体液调节交感神经兴奋，及肾上腺素、去甲肾上腺素、内皮素释放增加时，肾血管收缩，肾血流量减少。一氧化氮和前列腺素使肾血管舒张，肾血流量增加。

第二节肾小球的滤过功能包括肾小球滤过、肾小管和集合管重吸收及分泌三个过程。一、肾小球滤过机能血液流经肾小球毛细血管时，除蛋白质外其它成分可滤入肾小囊。原尿除不含蛋白质外，成分与血浆基本一致。二、滤过率与滤过分数单位时间内（每分钟）两肾产生的滤液量为肾小球滤过率（glomerularfiltrationrat，GFR）。125ml/min，24小时滤出180L。肾小球滤过率与肾血浆流量比值为滤过分数（filtrationfraction）。正常660ml/min，滤过分数为125/660·100﹪＝19﹪滤过分数=肾小球滤过率/肾血浆流量＝125/660（ml/min）·100﹪＝19﹪肾供血量包括供应肾脏的泌尿部分和非泌尿部分，上述测得的肾血浆流量和肾血流量仅是供应泌尿部分的数值，应称肾有效血浆流量和肾有效血流量有效滤过压有效滤过压＝肾小球毛细血管血压－（血浆胶体渗透压﹢囊内压）。

入、出球小动脉毛细血管压均5.99kPa；囊内压1.33kPa；血浆胶渗压入球端2.66kpa，出球端4.66kPa。入球端：5.99－（2.66﹢1.33）＝2kpa出球端：5.99－（4.66﹢1.33）＝0kPa

二、影响肾小球滤过的因素1.肾小球毛细血管血压肾血管自身调节作用，动脉血压80～180mmHg时，肾小球滤过率不变。低于80mmHg时，出现少尿或无尿。2.血浆胶体渗透压静脉注射生理盐水时，血胶压降低，肾小球有效滤过压增加，尿量增多。3.肾小囊内压

肾结石、肿瘤压迫引起输尿管阻塞时，囊内压升高，有效滤过压下降，4.肾血浆流量肾血浆流量较大时，血浆胶渗压上升速度不快，参与滤过的毛细血管长，滤过率较高；反之，有效滤过压迅速降到零，滤过停止

滤过系数=滤过膜面积x通透系数两肾滤过膜1.5m2。急性肾小球肾炎时，肾小球毛细血管狭窄或阻塞，少尿或无尿。

病理情况下，滤过膜上唾液蛋白减少，白蛋白能通过而出现蛋白尿肾小管和集合管选择性重吸收葡萄糖被全部重吸收Na+、Cl-大部被重吸收尿素被部分重吸收肌酐完全不被重吸收肾小管和集合管转运功能小管液中水和溶质被肾小管和集合管吸收运回血液的过程，称重吸收（reabsorption）。

分泌（secretion）小管上皮细胞将自身产生的物质或血液中的物质分泌到小管液中去的过程物质重吸收的转运方式（一）被动转运Cl-，水和尿素通过扩散、渗透、电荷吸引等，顺电化学梯度转运。（二）主动转运葡萄糖、氨基酸、Na+等，通过泵、载体、吞饮方式，逆电化学梯度转运继发性主动转运指所需能量不是直接由来自Na+泵，而是由来自Na+顺电化学梯度转运时释放的能量。两肾每日生成原尿180L，排尿量1.5L，说明99%水被重吸收，排出量仅1%。如重吸收减少1%，尿量增加一倍。

Na+在近端小管重吸收65%～70%，髓拌降支细段、远曲小管和集合管各重吸收约10%。近端小管的物质转运近端小管重吸收67%Na+、CI-、K+和水

2/3跨细胞转运，近端小管前半段1/3细胞旁途径，近端小管后半段近端小管重吸收85%HC03-，及全部葡萄糖和氨基酸Na+、Cl-和水的重吸收近端小管前半段，Na+的重吸收或与H+分泌、或与葡萄糖、氨基酸转运相耦联，它与肾小管细胞间紧密连接和Na+泵有关经细胞途径：Na+以Na+-葡萄糖或Na+-H+交换进入细胞。Na+被细胞侧膜上Na+泵泵至细胞间隙。细胞间隙Na+和渗透压升高，吸引水进入间隙，使静水压升高。Na+和水进入相邻毛细血管，或回漏到小管腔。小管液分泌H+有利于HC03-重吸收；进入细胞的葡萄糖经扩散进入血管。水由Na+重吸收造成的渗透压差而被动重吸收，近端小管水吸收量与体内是否缺水无关。细胞旁路方式：Na+主动转运形成小管内外电位差，使HC03-与Cl-被动重吸收。HC03-比Cl-优先重吸收，加上水重吸收，致小管液Cl-升高20%～40%，Cl-顺浓度差重吸收，造成管内外电位差，促进Na+-顺电位差经细胞间隙被重吸收。NaCl是被动重吸收。二、髓袢升支粗段的物质转运髓袢升支粗段Na+、2Cl-、K+与同向转运蛋白结合,一起转运至细胞内。进入细胞Na+泵至组织间液；Cl-进入组织间液；K+返回管腔，使管腔内出现正电位，Na+顺电位梯度进入组织间液而被动重吸收。速尿、利尿酸、呋喃苯胺酸（呋塞米）等利尿剂可抑制Na+-2Cl--K+同向转运蛋白，使NaCl重吸收障碍，干扰尿的浓缩机制而引起利尿。K+返回小管中造成正电位使Na+、Ca2+、K+经细胞旁路重吸收髓袢升支粗段Na+大部分主动重吸收，少部分被动重吸收；Cl-

继发性主动重吸收。髓袢升支粗段重吸收20%Na+、CI-、K+远端小管和集合管的物质转运

远曲小管和集合管主动重吸收12%Na+和Cl-，抗利尿激素调节水重吸收，醛固酮调节Na+-K+转运。远曲小管始段，Na+-Cl-同向转运进入细胞，噻嗪类抑制该远曲小管后段和集合管中，主细胞分泌K+，进行K+－Na+交换，氨氯吡咪（阿米洛利）抑制之；闰细胞分泌H+，进行H+－Na+交换肾小管吸收葡萄糖能力达到饱和，尿糖排出量随血糖浓度平行增加时的血糖浓度称为葡萄糖重吸收极限量（maximaltubularreabsorptionofglucose）。成年男性375mg/min，女性300mg/min。（二）HC03-重吸收与H+分泌HC03-在血浆和小管液中以NaHC03存在。Na+经H+-Na+交换被重吸收回血，HC03-与H+结合生成H2C03，分解为CO2和水。CO2进入细胞与水结合成NaHC03，NaHC03离解出的H+又可进行分泌。肾小管重吸收HC03-是以CO2形式进行的。肾小管细胞每分泌一个H+，可以吸收一个Na+和一个HC03-回血，可维持体内酸碱平衡。碳酸酐酶抑制剂乙酰唑胺抑制H+分泌远曲小管和集合管可分泌NH3，NH3由谷氨酰氨等脱氨生成。NH3透过细胞膜扩散至小管腔中。小管液pH值越低，NH3越易扩散。NH3与小管中H+结合成NH4+，与强酸根结合成铵盐（如NH4Cl）排出。所以，肾小管分泌NH3，促进排H+和NaHC03重吸收。（三）K+的重吸收滤液中65-70%K+被近端小管重吸收，25-30%被髓袢重吸收，终尿中K+由远曲小管和集合管分泌。K+分泌增加机制：①刺激Na+-K+-ATP②细胞外K+升高③醛固酮增多（五）钙重吸收近端小管重吸收70%（80%经细胞旁路、20%跨细胞转运）髓袢升支粗段20%、远曲小管和集合管跨细胞转运9%，仅1%排出。影响因素：PTH↑、细胞外液↓、血压↓、Ph↓时重吸收↑（六）葡萄糖重吸收葡萄糖与Na+耦联，经葡萄糖转运体2由继发性主动过程被重吸收，部位仅限于近端小管前半段血糖超过9～10.1mmol/L（160～180mg/100ml）时，肾小管不能将葡萄糖全部重吸收，出现糖尿。不出现尿糖的最高血糖浓度为肾糖阈（renalthresholdofsugar）。葡萄糖最大转运率男375mg/100ml，女300mg/100ml第三节

尿液的浓缩和稀释缺水时，尿的渗透压比血浆高，称为高渗尿；如果饮水过多，尿的渗透压比血浆低，称为低渗尿。根据尿的渗透压可以了解肾脏的浓缩和稀释能力一、尿液的稀释髓袢升支粗段能主动重吸收NaCl，而对水不通透，造成升支粗段小管液为低渗液。远曲小管和集合管在抗利尿激素缺乏时对水几乎不通透，而小管液中NaCl被继续重吸收，形成低渗尿。尿崩症患者完全没有抗利尿激素，每天可排出20L低渗尿。二、尿液的浓缩肾髓质由外层到内层存在渗透压梯度，小管液由皮质向髓质方向流动时，管内的水因管外的高渗透压而逐渐被“吸出”，形成浓缩尿。抗利尿激素增加时，管壁的通透性加大，大量水分被重吸收而生成浓缩尿；反之，抗利尿激素缺乏时则生成稀释尿。（一）逆流倍增和逆流交换高渗区的形成，有赖于髓袢逆流倍增作用；高渗区的维持，有赖于直小血管逆流交换作用。逆流交换（countercurrentexchange）两并列管道内液体相反流动，液体逆流过程中溶质或热量可单向交换。逆流倍增（countercurrentmultipliers）。由于逆流交换作用，管中溶质浓度或热量沿管长轴成倍递增兔肾小管不同部分的通透性

肾小管水Na+尿素升支粗段不易通透主动重吸收不易通透Cl-继发主动吸收升支细段不易通透易通透中等通透降支细段易通透不易通透不易通透远曲小管有ADH易通透主动重吸收不易通透集合管有ADH易通透主动重吸收皮质和外髓部不易通透,内髓易通透（二）肾髓质渗透压梯度形成机制1.外髓渗透压梯度由升支粗段NaCl主动重吸收造成的。2.内髓渗透压梯度主要由NaCl和尿素形成。（1）髓袢降支细段对尿素和Na+不通透，水易通透。水被渗透压“抽吸”出来,小管液NaCl升高，到降支顶点达最高值。（2）髓袢升支细段对水不通透，对Na+通透性高，小管液向皮质流动时，Na+

被动扩散到内髓，使内髓渗透压提高。（3）在ADH作用下，远曲小管和集合管对水重吸收，小管液中尿素浓度升高。（4）内髓集合管对尿素通透性大，尿素顺浓度差向管周扩散，内髓尿素浓度增高，渗透压升高。（5）升支细段对尿素通透性中等，尿素可进入升支细段，经远曲小管和外髓集合管回到内髓集合管，再扩散到组织间液，形成尿素再循环。髓袢升支粗段对NaCl主动重吸收是髓质渗透压梯度建立的原动力，而尿素和NaCl是建立髓质渗透压梯度的主要溶质直小血管保持肾髓质高渗中的作用直小血管降、升支存在逆流交换。内髓NaCl和尿素扩散到降支中，水渗出到组织间液。升支内NaCl和尿素顺浓差扩散到组织间液，并再进入降支，形成循环。使肾髓质溶质不被大量带走，把组织间液中多余水返回体循环，以维持肾髓质渗透梯度肾内自身调节

一（一）小管液中溶质的浓度小管液溶质形成的渗透压，可对抗肾小管水的重吸收。临床上使用不被肾小管重吸收的药物如甘露醇，以增加肾小管渗透压，妨碍水重吸收，达到利尿目的，称为渗透性利尿（osmoticdiuresis）。（二）球-管平衡（glomerulotubularbalance）。近端小管Na+和水的重吸收率始终占滤过液65～70%。生理意义是使尿中溶质和水不致因肾小球滤过率增减而出现大幅度变动。机制：肾血流量不变而肾小球滤过率增加时，进入近端小管毛细血管的血量减少，血压下降而胶体渗透压升高，Na+和水重吸收增加，重吸收率仍为65～70%二、肾交感神经的调节

肾交感神经兴奋时末梢释放去甲肾上腺素，作用于近端小管和髓袢细胞膜上α1受体，使出、入球小动脉收缩，后者比前者收缩更明显，还刺激球旁细胞分泌肾素，因而可增加Na+、Cl-和水的重吸收。三、体液调节1.抗利尿激素（antidiuretichormone，ADH）由下丘脑视上核和室旁核细胞分泌，可增加远曲小管和集合管对水通透性，促进水重吸收，使尿量减少；还增加髓袢升支粗段重吸收NaCl和内髓集合管对尿素的通透性，提高肾髓质渗透浓度，有利于尿液浓缩。

抗利尿激素可与远曲小管和集合管管周膜上V2受体结合，激活腺苷酸环化酶，使细胞内cAMP增加，激活蛋白激酶A，增加管腔膜上的水孔蛋白，提高对水通透性，促进水重吸收。抗利尿激素缺乏时，管腔膜上水通道消失，对水不通透。

抗利尿激素分泌调节（1）血浆晶体渗透压视上核有渗透压感受器，血浆晶体渗透压升高时，ADH释放增加，远曲小管和集合管对水重吸收增加，尿量减少；反之，大量饮水后，血浆晶体渗透压降低，ADH释放减少，远曲小管、集合管对水重吸收减少，尿量增多。

大量饮清水后尿量增加的现象，称水利尿（waterdiuresis）。

（2）血容量血量过多刺激心房和大静脉容量感受器，冲动沿迷走神经到达下丘脑，抑制ADH释放，引起利尿；反之，变化相反。（3）动脉血压改变血压升高刺激颈动脉窦压力感受器，抑制抗利尿激素释放（4）其它2.肾素-血管紧张素-醛固酮系统肾素球旁细胞分泌，将血管紧张素原降解成血管紧张素I（10肽）。再在肺转换酶作用下，降解成血管紧张素Ⅱ（8肽）强烈缩血管和促醛固酮分泌。醛固酮由肾上腺皮质球状带分泌。与远曲小管和集合管胞浆内受体结合后进入细胞核，调节mRNA转录,合成醛固酮诱导蛋白。增加管腔膜Na+通道数量和线粒体ATP生成；增加Na+、水重吸收和K+分泌。醛固酮促进远曲小管和集合管重吸收Na+和分泌K+，由于Na+重吸收时伴水的重吸收，所以有排K+、保Na+、保水作用。肾素-血管紧张素-醛固酮系统活动增强以及高血K+、低血Na+均可促进醛固酮的分泌。肾素分泌调节入球小动脉处牵张感受器血压下降和血流量减少时，对小动脉壁牵张减弱；另一是致密斑感受器,肾小球滤过率减少，滤过Na+减少，激活致密斑感受器，两者均使肾素释放增加。

交感神经兴奋时肾素释放增加。肾上腺素和去甲肾上腺素也直接刺激球旁细胞，增加肾素分泌。3.心房钠尿肽心房钠尿肽（atrialnatriureticprptide，ANP）是心房肌合成的激素，有较强促进排NaCl和排水作用。机制包括：①抑制集合管对NaCl重吸收；②使入球小动脉和出球小动脉（尤其是前者）舒张，增加肾血浆流量和肾小球滤过率；③抑制肾素、醛固酮和抗利尿激素分泌。清除率（clearance，C）指两肾在单位时间（每分钟）内，能将多少毫升血浆中所含的某种物质完全清除，这个被完全消除了某物质的血浆毫升数，就称为该物质的清除率。一、清除率的概念和计算方法血浆中某物质浓度P，尿中该物质浓度U，每分钟尿量V。因为尿中该物质均来自血浆，P·C＝U·V即C＝U·V/P。静脉注射菊粉后，血浆浓度为lmg/100ml，此时受试者尿量1ml/min，尿中菊粉浓度为125mg/100ml菊粉清除率＝125mg/100ml·1ml/min)/lmg/100ml＝125ml/min即肾脏每分钟能把125ml血浆中所含的菊粉完全清除出去。葡萄糖的清除率为0，尿素为70ml/min，对氨基马尿酸为660ml/min。清除率反映肾对不同物质的清除能力。二、测定清除率的意义（一）测定肾小球滤过率某物质可由肾小球自由滤过，而不能被肾小管重吸收和分泌，则U·V＝F·P，F＝U·V/P＝C，其清除率等于肾小球滤过率。菊粉和内生肌酐清除率125ml/min，是肾小球滤过率。（二）测定肾血流量某物质经过肾脏循环后，通过滤过和分泌可被完全清除出去，该物质每