肾脏生理2北大医学部医实医检生理

RenalPhysiology

第八章肾脏的排泄功能ExcretoryFunctionoftheKidneys

生理学与病理生理学系肾脏血液循环的特点血流量大，分布不均匀

1200ml/min占心输出22%，而肾脏仅占体重的0.5%。供血量最丰富:400ml/(100g.min)。（其它器官血流量？）94%在皮质,5-6%在外髓<1%在内髓肾小球毛细血管血压较高，有利于肾小球滤过 肾动脉短而粗，腹主动脉垂直分出有串联的两套毛细血管网

肾小球毛细血管网压力较高，有利于肾小球滤过 肾小管周毛细血管网压力较低，有利于肾小管重吸收 髓质的U型小血管vasarecta(Function?) 肾血流量相对稳定 在动脉血压80-180mmHg范围内自身调节肾血流量的自身调节肾血流量在动脉血压80-180mmHg范围内自身调节

在无神经支配情况下,离体肾脏,血流量的自动调节定义？生理意义?机理不清Question:其它器官如心肌、脑血流量及其调节肌源学说–VSMC膜上机械门控的钙通道开放-Ca++内流管-球反馈–肾血流量

，肾小球滤过率

→远曲小管液流量

→致密斑→肾小球→反馈调节→肾血流量肾小球滤过率

→血流恢复正常致密斑NaCl

-入球小动脉反馈舒张局部RAS-出球小动脉反馈收缩Question:失血性休克时，肾血管代偿性收缩之意义？肾血管代偿性收缩过度之后果？肾小球滤过膜的通透性----与溶质分子大小及电荷有关----大分子带负电者不易通过内层:肾小球毛细血管的内皮细胞 窗孔结构50-100nm,血细胞不能透过; 带负电,蛋白质难以通过中层:基底膜,厚约330nM。决定何种溶质可以通过 网状纤维结构,4-8nm,带负电,蛋白质不能通过外层:肾小囊脏(内)层上皮细胞层,又称肾小球外层上皮

4-14nm,负电,蛋白质不能通过思考：基底膜肾小球肾炎:滤过膜电性受损，蛋白尿1.肾血流量的自身调节-概念，机制及其意义2.肾小球过滤(GlomerularFiltration)-概念，影响因素3.肾小管和集合管的重吸收(Reabsorption) -Na+、HCO3-、Cl-和水的重吸收;葡萄糖的重吸收，肾糖阈

4.肾小管和集合管的分泌(Secretionintherenaltubuleandcollectingduct))

-K+，H+，NH3的分泌5.水平衡的调节-抗利尿激素;钠平衡的调节-醛固酮本章难点：尿的浓缩与稀释(Urinaryconcentrationanddilution)–逆流倍增与逆流交换本章重点内容第三节肾小管与集合管转运功能每天肾小球滤过180L原尿,终尿约1.5L，占原尿不足1%

重吸收:将肾小管液中的物质运至血中被动:顺电化学梯度主动:逆电化学梯度

原发性:ATP泵供能 继发性:Na泵供能分泌：将肾小管上皮细胞产生的或血中物质运至肾小管腔内SecretionExcretionKidneytubuleGlomerulusFiltrationPeritubularcapillaryReabsorption一、肾小管与集合管的重吸收功能生理意义 既能有效排出代谢终产物、体内过剩的物质或异物；又能尽可能地避免营养物质的流失。Secreted=Excreted-FilteredReabsorbed=Filtered-ExcretedTightjunctionBasolateral

cellmembraneLUMEN

OF

TUBULEBLOOD

SIDEMitochondriaNucleusBasementmembraneBasalinfoldingandprocessfromadjacentcellLateralintercellularspaceMicrovilli(brushborder)EndocyticvesicleLuminalcellmembrane小管上皮细胞跨细胞转运细胞旁转运重吸收的途径Na+和Cl-的重吸收99%以上Na+被肾小管与集合管重吸收近端小管占65-70%Na+为主动重吸收上皮细胞膜的Na泵向组织间液主动转运Na+,导致胞内Na+浓度降低,小管液(原尿)中Na+顺电化学梯度进入胞内组织间液Na+

→渗透压

→渗透作用，水进入细胞间隙→静水压

→Na+和水进入邻近毛细血管Cl-在近端小管后半部，从紧密连接部,被动重吸收水的重吸收水重吸收的动力是渗透压差近端小管65%-70%与体内是否缺水无关AQP120%髓袢降支细段以渗透方式被重吸收AQP114%远端小管和集合管受ADH调节，对于水和渗透压平衡有重要作用AQP22003Agre

诺贝尔化学奖GsproteinCyclicAMPADHCollectingductepitheliumLumenBloodProteinphosphorylationIncreasedH2OpermeabilityH2OReceptorAdenylylcyclasecAMP-dependentproteinkinaseH2OH2OH2OVesicleswithAQP2fusewithmembraneATP葡萄糖和氨基酸的重吸收正常情况下，全部被近端小管前半部重吸收其他各段肾小管都不能重吸收葡萄糖需要Na+参与的耗能的继发性主动转运–协同运转有肾糖阈（血糖浓度>160-180mg/100ml,尿糖)葡萄糖吸收极限量–载体蛋白含量有限氨基酸重吸收的机制与葡萄糖相似，在近端小管后半部，从紧密连接部,被动重吸收GlucoseLuminalcellmembraneTubulelumenProximaltubulecellActivetransportADPATPCotransportGlucoseGlucoseGlucoseFacilitateddiffusionBasolateralcellmembranePeritubularcapillarybloodNa+和葡萄糖在近端小管的重吸收肾糖阈renalglucosethreshold:近端小管对葡萄糖的吸收有一定的限度,超过此限度,葡萄糖不能被完全吸收,出现糖尿.此时血浆葡萄糖浓度称为肾糖阈。正常人：160-180mg/dL糖尿病患者,尿糖升高,导致渗透性利尿,尿量增加NormalFilteredReabsorbedExcretedAtthresholdFilteredReabsorbedExcretedFarabovethresholdFilteredReabsorbedExcretedHCO3-的重吸收99%以上被肾小管与集合管重吸收近端小管占80-85%HCO3-是以CO2的形式重吸收H++HCO3-→H2CO3→H2O+CO2→脂溶性吸收。

Na+-H+交换,H+进入小管液,维持电中性,并有利于HCO3-的重吸收。CO2是脂溶性，HCO3-在近端小管的重吸收优先于Cl-的重吸收SecretionExcretionKidneytubuleGlomerulusFiltrationPeritubularcapillaryReabsorption一、肾小管与集合管的分泌功能主要分泌H+、氨和K+，这对保持体内电解质平衡和酸碱平衡具有重要意义。H+的分泌肾小管各段和集合管都具有分泌H+的功能主要部位在近端小管以CO2进入细胞内，H2O+CO2（碳酸酐酶）→H2CO3→

H++HCO3-Na+-H+交换：H+排入小管液,Na+被转运入细胞内Na+与HCO3-重吸收进入血液，补充血浆中的NaHCO3。影响因素：胞外CO2、K+、Na+浓度；酶活性意义：酸化尿液–排酸保碱–促进泌氨远端小管和集合管的闰细胞以主动转运的方式分泌H+H+-Na+交换与Na+-K+交换相互抑制氨（NH3/NH4+）的分泌来源：尿氨是血氨的400倍；肾小球滤过氨占尿氨10%。主要是肾内生成和分泌的主要部位在近端小管前段是肾小管上皮细胞在代谢过程中生成的：谷氨酰胺→2NH3/NH4++2HCO3-机制：NH4+（水溶性）:直接转运Na+-NH4+交换;

NH3（脂溶性）:跨膜扩散小管内，NH3+Na+→NH4++Cl-→NH4Cl，尿液排出意义：有利于泌H+；促进HCO3-的重吸收。K+的分泌是机体主要排K+的途径。主要部位在远端小管和集合管被动性分泌机制：远端小管中K+浓度<细胞内K+浓度，被动扩散

Na+的重吸收→管内负电位，K+分泌至管腔Na+-K+交换：与Na+-H+交换竞争性抑制意义：保持摄入量和排出量的动态平衡。 高钾血症、低钾血症。CorticalcollectingductprincipalcellTubulelumenBlood远端小管和集合管主细胞K+的分泌近端小管具有强大的主动和被动重吸收能力

吸收：

100%的葡萄糖,氨基酸

85%HCO3-,67％Na+,K+,Cl-,H2ONa-K泵提供动力分泌H＋、氨近端小管的主动和被动重吸收TightjunctionProximaltubulecellGlucoseaminoacidsphosphatePeritubularcapillaryLateralintercellularspaceInterstitialspaceTubulelumenNaCl近端小管的重吸收

(67％)小管上皮细胞膜的Na泵向组织间液主动转运Na+,导致胞内Na+浓度降低,小管液(原尿)中Na+顺电化学梯度进入胞内葡萄糖、氨基酸与Na+的吸收偶联,在近端小管的前半部被完全吸收。K+主动重吸收，但机理不详Cl-在近端小管后半部,从紧密连接部,被动重吸收Na+-H+交换,H+进入小管液,维持电中性,并有利于HCO3-的重吸收

H++HCO3-→H2CO3→H2O+CO2→脂溶性吸收因组织间液渗透压增加,水被被动吸收肾小管髓袢段的重吸收和分泌1.髓袢细段：降枝细段：对水通透，对NaCl，urea不通透，升枝细段：与降枝细段相反,对NaCl、urea通透，对水不通透，作用:形成渗透压梯度，尿浓缩2.髓袢升枝粗段的重吸收

重吸收25%Na+，Na+愈多重吸收也愈多Na+-K+-2Cl-共转运体，动力来源于Na+的细胞内外梯度和Na+泵Cl-随Na+泵出到血;K+部分到血,部分回到小管,造成管腔为正电荷,进一步驱动Na+泵出对水不通透,利于尿液的稀释.快速利尿药,如速尿和利尿酸主要抑制髓袢Na-Cl重吸收,稀释尿液，使尿量增加髓袢升枝粗段的重吸收(25%)和分泌速尿远端小管近球端主动转运和吸收Na+-Cl-

对水不通透,进一步稀释尿液

氢氯噻嗪类利尿药,抑制Na+-Cl-转运体,排钠利尿远端小管远端和集合管重吸收和分泌通过Na+-K+泵重吸收少量~3%的Na+,

重吸收大部分水分泌功能：Na+

-K+泵分泌K+Na+-H+交换分泌H+,NH3+H+→NH4+

NH4Cl排酸可被调节醛固酮调节Na+-K+泵抗利尿激素ADH,水吸收第四节尿液浓缩和稀释用冰点降低法测鼠肾皮质、外髓部、内髓部的渗透压，发现从皮质到乳头P是逐渐升高的，存在着明确的渗透梯度。为什么如此，有何生理意义？尿液的浓缩和稀释高渗尿：缺水、尿浓缩低渗尿：水过剩、尿稀释等渗尿：可能为肾功能受损尿液浓缩与稀释-结构和功能特点近髓肾单位髓袢与集合管-第一套逆流系统：髓质渗透压梯度的形成直小血管-第二套逆流系统：髓质渗透压梯度的维持尿素循环逆流倍增与逆流交换逆流倍增Countercurrentmultiplication

参与形成并维持肾髓质的渗透压梯度和尿的浓缩肾脏渗透梯度的形成原理-逆流倍增甲、乙、丙形成逆流系统。从甲管流进NaCl溶液，从乙管流出，M1膜能将乙管中的Na+

泵到甲管，则甲、乙管从上到下渗透压越来越高，形成逆流倍增。将低渗的液体从丙管流进，M2膜对水有通透性则丙管中的液体渗透压越来越高。逆流倍增示意图肾髓质的渗透压梯度和尿的浓缩髓袢升枝粗段:Na+泵主动转运（Na+-K+-2Cl-共转运体）重吸收25%Na+。对水不通透使间质渗透压升高,同时小管液渗透压下降是形成肾髓质渗透压梯度的原动力髓袢不同部位对Na+和水的重吸收程度不同,形成肾髓质渗透压梯度降枝细段:

对H2O通透,对NaCl、urea不通透，小管内水在高渗作用下扩散到髓质组织间液,因此自上而下小管液的渗透压逐渐升高。升枝细段:

对H2O不通透,但对NaCl通透性良好，小管内NaCl顺浓度梯度扩散到髓质,使组织间液渗透压逐渐升高,同时小管液渗透压下降。仅Na-Cl形成的梯度是不够的,尿素:500/1200–集合管的作用髓袢不同部位对Na+和水的重吸收程度不同,形成肾髓质渗透压梯度逆流倍增Countercurrentmultiplication参与形成并维持肾髓质的渗透压梯度尿素再循环UreaRecycling参与形成髓质内髓部渗透压梯度升枝细段对urea中度重吸收,其它段通透性较低.随着水的重吸收，urea在集合管浓度增加，顺浓度差扩散到组织液，提高髓质渗透压。urea经近髓集合管→髓质组织液→髓袢升枝细段→再循环。作用:

进一步提升并维持髓质渗透压梯度,500/1200逆流交换逆流交换：通过在高渗透压的髓质部的循环流动,Ｕ型直小血管参与维持髓质渗透压梯度Ｕ型毛细直小血管对溶质和水的通透性高,通过髓质部时直小血管降枝中的水进入髓质；髓质的Na-Cl和Urea进入直小血管降枝,折返处渗透压最高直小血管升枝的Na-Cl和Urea又回到髓质髓质的H2O进入直小血管升枝溶质在直小血管和髓质之间交换,而不是流走动态维持髓质高渗透压lowrenalbloodflow，也很重要直小血管的逆流交换作用（NaCl尿素）髓质渗透压梯度与尿液浓缩和稀释的关系肾脏集合管上皮细胞对水的通透性受抗利尿激素的调节,通过浓缩或稀释尿液调节体液容量和渗透压尿液的浓缩与稀释主要发生部位–集合管两个必须条件：处于髓质渗透压梯度的高渗环境上皮细胞对水有通透性尿液浓缩有赖高ADH水平和肾髓质高渗压肾皮质、外髓、内髓渗透压逐渐升高，存在着明确的渗透梯度。近髓肾单位髓袢参与形成渗透梯度,是尿液浓缩的必要条件沙鼠：长髓袢,20-fold高渗尿猪：短髓袢,1.5-fold渗尿人：4.5-fold