第八章 尿的生成和排出

第八章尿的生成和排出主要内容第一节肾的功能解剖和肾血流量第二节肾小球的滤过功能第三节肾小管和集合管的物质转运功能第四节尿液的浓缩和稀释第五节尿生成的调节第六节清除率第七节尿的排放目标透视掌握肾脏的功能及其在维持内环境相对恒定中的重要地位；肾小球滤过及影响肾小球滤过的因素；尿生成的调节；肾清除率的概念。熟悉肾小管和集合管的转运功能；尿液的浓缩和稀释；排尿反射。了解测定肾清除率的意义。＊肾脏的功能：（1）泌尿功能肾脏泌尿功能的意义：①排除机体代谢终产物以及进入机体过剩余的物质和异物；②调节水、电解质、酸碱平衡；③调节细胞外液量和渗透压；（2）分泌生物活性物质:肾素、前列腺素、活性维生素D3、促红细胞生成素＊尿的理化性质：尿量：正常约1500ml/d少尿:150—500ml/d无尿:100ml/d以下多尿:2500ml/d以上pH值：6.0比重：1.015—1.025渗透压：600—1000mmol/L尿的生成:包括肾小球滤过、肾小管和集合管的重吸收、肾小管和集合管的分泌三个基本过程。第一节肾的功能解剖和肾血流量◆肾的功能解剖（A、B）一、肾单位的构成肾单位：是肾的基本功能单位，它与集合管共同完成泌尿功能。人的两侧肾约有170-240万个肾单位（图）。集合管：在尿液浓缩过程中起着重要作用，每一集合管接受多条远曲小管运来的液体。许多集合管又汇入乳头管，最后形成的尿液经肾盏、肾盂、输尿管而进入膀胱，由膀胱排出体外。(图)皮质肾单位和近髓肾单位（图）（表）肾单位：皮质肾单位近髓肾单位（髓旁肾单位）二、球旁器：主要分布在皮质肾单位（图）颗粒细胞：分泌肾素系膜细胞致密斑：感受小管液中NaCl含量的变化三、滤过膜的构成滤过膜是指肾小球毛细血管内的血液与肾小囊中超滤液之间的隔膜。由内皮细胞、基膜和脏层足细胞的足突构成。物质的通透性决定于分子大小（2.0-4.2nm）所带电荷滤过膜带负电（电屏障）带负电的血浆蛋白(3.6nm)难于滤过。(图)滤过膜的三层结构：组成机械屏障（图）①内皮细胞上的小孔（窗孔70-90nm）小分子溶质和蛋白质均可自由通过，但血细胞不能通过。内皮细胞表面带负电。②基膜：由基质和带负电的蛋白质构成，是主要的屏障。微纤维网的网孔（2-8nm）允许水和部分溶质通过。③肾小囊的上皮细胞：滤过裂隙膜上有直径4-11nm的孔，是滤过的最后一道屏障。肾的神经支配肾交感神经：递质是NE，调节肾血流量、肾小球滤过率、肾小管的重吸收和肾素释放。未发现肾有副交感神经支配。多巴胺可扩张肾血管。肾的血液供应（图）腹主动脉肾动脉叶间动脉弓形动脉小叶间动脉入球动脉肾小球毛细血管网出球小动脉肾周毛细血管网小叶间静脉弓形静脉叶间静脉肾静脉◆肾血液循环的特征血供丰富，1200ml/分钟，94%分布在肾皮质层，5%-6%分布在外髓，其余不到1%供应内髓。92％用于尿的生成、8％用于肾组织代谢需要。肾血流量的自身调节肾血流量的自身调节：动脉血压在一定范围（80mmHg-180mmHg）变动时，肾血流量仍然保持相对恒定（图）两套毛细血管网1、肾小球毛细血管网特点：血压高，利于滤过。2、肾小管周围毛细血管网特点：血压低，利于重吸收。肌源学说:当肾灌注压增高时，血管平滑肌的紧张性加强，入球小动脉口径缩小，保持肾血流量稳定；反之亦然。管-球反馈：小管液流量变化影响肾血流量和肾小球滤过率的现象。通过致密斑感受器(图)肾局部RAAS及肾内产生的前列腺素、腺苷和NO等也参与管-球反馈。肾血流量的神经和体液调节1．肾交感神经使肾血管收缩，肾血流减少２．E、NE、血管升压素和血管紧张素使肾血管收缩，肾血流量减少３．前列腺素、NO：使肾血管扩张。在通常情况下通过自身调节保持肾血流量的相对稳定，在紧急情况下，通过交感神经及E使血液重新分配，肾血流量↓，脑、心脏血流量↑。第二节肾小球的滤过功能尿的生成包括三个基本过程:肾小球滤过、肾小管和集合管的重吸收、肾小管和集合管的分泌。滤过：循环血液流经肾小球毛细血管时，血浆中的水分和小分子溶质滤入肾小囊腔而形成滤过液（原尿）的过程。血浆与原尿比较（图）肾小球滤过率（GFR）：单位时间内（每分钟）两肾生成的超滤液量。体表面积为1.73m2的个体，其肾小球滤过率为125ml/min。滤过分数（FF）：肾小球滤过率和肾血浆流量的比例。肾小球滤过率大小决定于滤过系数和有效滤过压。◆滤过系数（Kf）：即滤过膜的面积及其通透性的状态◆有效滤过压（图）肾小球滤过的动力是有效滤过压。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）。滤过平衡：有效滤过压下降到0（图）◆影响肾小球滤过的因素肾小球毛细血管血压囊内压血浆胶体渗透压肾血浆流量：影响滤过平衡的位置滤过系数（Kf）：即滤过膜的面积及其通透性的状态第三节肾小管与集合管的转运功能正常人两肾生成的超滤液180L/D，而终尿为1.5L。◆转运方式重吸收：物质从肾小管液中转运至血液中分泌：上皮细胞本身产生的物质或血液中的物质转运至肾小管腔内被动转运：溶质顺电化学梯度通过肾小管上皮细胞的过程包括扩散、渗透和易化扩散，水的溶质拖曳主动转运：溶质逆电化学梯度通过肾小管上皮细胞的过程。原发性主动转运（质子泵、钠泵、钙泵）继发性主动转运同向转运：两种物质与细胞膜上的同向转运体结合，以相同方向通过细胞膜。（Na+-葡萄糖、Na+-氨基酸、K+-Na+-2Cl-）逆向转运：两种物质与细胞膜上的逆向转运体结合，以相反方向通过细胞膜。（Na+-H+、Na+-K+）生电性转运：转运过程中出现电位差电中性转运：转运过程中无电位变化重吸收途径：跨细胞转运途径和细胞旁转运途径◆肾小管与集合管中各种物质的重吸收与分泌（一）Na+、Cl-和水的重吸收（图）（图2）1、近端小管重吸收约70%Na+、CI-和水；其中约2/3经跨细胞转运途径，主要发生在近端小管前半段；约1/3经细胞旁途径被重吸收，主要发生在近端小管后半段。80%的HCO3-，葡萄糖、氨基酸全部被重吸收；泌H+。重吸收的动力：基侧膜的Na+泵近端小管前半段：大部分Na+与GS、AA同向转运、与H+逆向转运主动重吸收。HCO3-被重吸收。近端小管后半段：由于前半段Cl-不被重吸收，所以后半段小管液中的Cl-浓度高，同时，顶端膜上有Na+-H+交换和Cl--HCO3-逆向转运体，进入胞内的由基底侧膜上的K+-Cl-同向转运至细胞间隙，再吸收入血。Na+为顺电势差扩散，Cl-为顺浓度差扩散。（图）水的重吸收是被动的，是靠渗透作用经跨上皮细胞和紧密连接而进入细胞间隙后再进入血管中的。此段是等渗重吸收。2、髓袢(图)重吸收20%的Na+、Cl-和K+。降支细段：钠泵活性低，Na+不通透，水通透。升支细段：Na+和CI-易通透，对水不通透。升支粗段:是NaCl在髓袢重吸收的主要部位，其机制是通过顶端膜上的Na+-K+-2Cl-同向转运体主动重吸收（图）。能量来自基底侧膜的钠泵。这过程在尿液稀释和浓缩机制中具有重要意义。速尿、利尿酸通过抑制同向转运体发挥利尿作用3、远曲小管和集合管重吸收12%Na+、Cl-和水，同时也分泌K+和H+。该部位对Na+、Cl-和水重吸收受机体水盐代谢的需要而调节。Na+和K+的转运受醛固酮调节。水的重吸收受抗利尿激素(ADH)调节。Na+多进多排，少进少排，不进不排。远曲小管初段（图）逆电化学梯度主动转运Na+机制：Na泵是动力NaCl同向转运体（噻嗪类阻断）远曲小管后段和集合管主细胞：基底侧膜的钠泵活动，促使顶端膜上Na+内流K+外流（Na+-K+交换）。（图）（氯氨吡咪可抑制此Na+通道）闰细胞：顶端膜的H+泵，主动泌H+。集合管主细胞内有水通道蛋白，受ADH的控制。（二）HCO3－重吸收与H+的分泌1、近端小管80%的HCO3-在此处重吸收，其机制顶端膜上的Na+-H+交换及碳酸酐酶（乙酰唑胺可抑制其活性）有关（图）。进入胞内的HCO3-与其它的离子以联合转运方式或通过Cl--HCO3-逆向转运体进入细胞间液进而入血。结果：分泌一个H+重吸收一分子NaHCO32、髓袢HCO3-重吸收在升支粗段，机制同上。3、远曲小管和集合管闰细胞上主动泌H+有两种机制：质子泵（图）和H+-K+ATP酶，泌H+量与远曲小管和集合管细胞中的碳酸酐酶活性受小管液中的PH值影响。（三）NH3分泌与H+、HCO3-的转运的关系（图）近端小管、髓袢升支粗段和远端小管上皮细胞内的谷氨酰胺在谷氨酰胺酶及谷氨酸脱氢酶作用下生成NH3和HCO3-；NH3的分泌与H+的分泌密切相关；H+分泌增加促使NH3分泌及NaHCO3的重吸收，实现排酸保碱的作用。集合管细胞膜对NH3有高度通透，对NH4+低通透。（四）K+的重吸收和分泌65-70%被近球小管重吸收(其机制尚不清楚，但应为主动过程)，25-30%在髓袢重吸收。尿中的K+主要是由远曲小管和集合管分泌的，并受许多因素的影响。远曲小管后段和集合管主细胞：基底侧膜的钠泵活动，促使顶端膜上Na+内流K+外流（Na+-K+交换）。（图）泌K+量受细胞外钾浓度、醛固酮分泌量及小管液流量的影响。闰细胞：顶端膜的H+泵（图），主动泌H+时重吸收K+，即H+-K+ATP酶（五）钙的重吸收和排泄约70%在近端小管被重吸收，与Na+的重吸收平行；20%在髓袢，9%在远端小管和集合管被重吸收，小于1%的Ca2+随尿排出。近端小管：约80%由溶质拖曳经细胞旁路，20%经跨膜细胞重吸收。髓袢升支粗段：重吸收少许；远端小管和集合管：小管液为负电位，故钙的重收为跨膜细胞途径的主动转运。（六）葡萄糖和氨基酸等重吸收（图）1、在近端小管全部被重吸收，与Na+同向转运密切相关。aa与Gs的重吸收机制相同.血糖正常值：80-120mg/100ml肾糖阈：尿中开始出现葡萄糖时的血糖浓度，正常值：160-180mg/dl。此时部分肾小管达到吸收极限量葡萄糖吸收极限量：全部肾小管对葡萄糖的吸收均已达到极限时的血糖浓度。正常值：男性为375mg/dl，女性为300mg/dl。机制：由于同向转运体数量有限2、少量蛋白质通过吞饮作用被重吸收。3、HPO42-、SO42-与Ｎa+同向转运。4、分泌：青霉素、酚红，利尿药等。小结第四节尿液的浓缩和稀释高渗尿．低渗尿．等渗尿◆尿液的稀释(最低可至50mmol/L)在髓袢升支粗段小管液的溶质被重吸收而水不易被重吸收造成◆尿液的浓缩(最高可至1200mmol/L)水被重吸收而溶质仍留在小管液中造成髓质的渗透梯度的建立（冰点降低法）结构基础：髓袢，髓袢愈长浓缩能力愈强。逆流：指两个并列的管道，其中液体流动的方向相反。（图）逆流系统：两管下端是连通的，而且两管间的隔膜容许液体中的溶质或热能在两管间交换。（图）逆流倍增：由于管壁通透性和管道周围环境的作用，形成温度递度，这就是逆流倍增现象。(图)髓袢、集合管的结构与逆流倍增的模型很相似。1、外髓部渗透梯度的形成主要由升支粗段对NaCl的重吸收所形成2、内髓部渗透梯度的形成与尿素的再循环和NaCl重吸收有关动力：髓袢升支粗段对Na+和CI-的主动重吸收。主要溶质：尿素和NaCl皮质部渗透浓度低；内髓部渗透浓度高（图）◆直小血管—维持髓质高渗递度（图）1、将溶质大部分保留2、重吸收的水份送回体循环。◆影响尿液浓缩和稀释的因素髓质高渗区及渗透梯度是动力ADH是不可少的条件1．影响髓袢升支粗段主动重吸收NaCl的因素2．影响尿素再循环的因素3．髓袢的长度及近髓肾单位的数量4．直小血管血流速度5．ADH的分泌和作用第五节尿生成的调节通过对滤过、重吸收、分泌的调节实现。滤过的调节：1.滤过膜的面积和通透性2.影响有效滤过压的因素小管液中溶质的浓度小管液中溶质↑→渗透压↑→近曲小管重吸收水↓→NaCl浓度↓→NaCl重吸收↓，水重吸收↓。渗透性利尿：临床上给病人使用能被肾小球滤过但不被肾小管重吸收的物质（如甘露醇），来提高小管液中溶质的浓度而达到利尿的目的。球-管平衡1、球-管平衡(glomerulotubularbalance)：近球小管的重吸