肾脏的排泄功能

第八章肾的排泄功能FUNCTIONOFTHEKIDNEY南通大学医学院生理学教研室第一节概述一、排泄的概念和途径排泄(excretion)是指机体将物质代谢的最终产物、进入机体内环境的异物和有害物质以及摄入的过剩物质，经血液循环通过一定途径排出体外的过程。机体排泄的途径：【1】随呼吸排出CO2和少量水分；【2】由皮肤通过汗腺分泌汗液，排出一部分水分、尿素和盐类；【3】由消化道排出的主要是经肝代谢产生的胆色素和肠粘膜排出的无机盐（如钙、镁、铁等）；【4】由肾脏以尿液的形式排泄。二、肾脏功能概述:(一)泌尿功能:①排除代谢终产物、过剩的电解质及进入体内的异物;②调节细胞外液量和血液的渗透压;③调节水、电解质和酸碱平衡。少尿的定义–24小时尿量少于500ml；–每小时尿量少于15ml。多尿的定义–24小时尿量大于2500ml。无尿的定义–24小时尿量小于100ml。(二)内分泌功能:•肾素（renin）•前列腺素（prostaglandin，PG）•促红细胞生成素（erythropoietin，EPO）•活性维生素D3［1，25-（OH）2-D3］功能：对血容量和血压起调节作用的肾素刺激骨髓造血的促红细胞生成素具有强烈舒血管作用的前列腺素调节钙磷代谢的活性维生素D31、肾单位（nephron）三、肾脏的功能解剖和血液循环特征(一)肾的功能解剖RenalcorpusclenephronRenaltubules肾单位肾小体肾小管肾小球肾小囊近曲小管降支粗段降支细段升支细段髓袢远曲小管升支粗段近球小管远球小管肾单位是肾脏结构和功能的基本单位。滤液(原尿)滤过肾小管集合管重吸收分泌与排泄终尿Corticalnephron皮质肾单位Juxtamedullarynephron近髓肾单位2、两种类型的肾单位两种肾单位比较皮质肾单位近髓肾单位数量多(85-90%)A口径少(10-15%)肾小球体积较大较小A入∶A出＝2∶1差异甚小出球小A后的毛细血管髓袢长度分布于皮质部的肾小管周围还形成U形的直小血管肾素含量短（只达外髓层）长（深入内髓层）多少主要功能尿液生成尿的浓缩和稀释3、肾小球旁器(近球小体):（juxtaglomerularapparatus)主要分布在皮质肾单位球旁（颗粒）细胞Juxtaglomerularcells是一种牵张感受器，能够分泌肾素致密斑Maculadensa是钠离子浓度感受器球外系膜（间质）细胞Extraglomerularmesangialcells（二）肾的血液循环renalcirculation1）血流量大：1200ml/min占心输出量的1/5~1/4左右。2）皮质血流多：皮质94%外髓5-6%内髓1%1、肾的血供特点3）形成两套毛细血管网腹主动脉下腔静脉肾动脉肾静脉叶间动脉叶间静脉弓形动脉弓形静脉小叶间动脉小叶间静脉入球小动脉肾小球毛细血管网肾小管毛细血管网出球小动脉肾小球毛细血管内血压较高，有利于肾小球的滤过作用。肾小管周围毛细血管内的血压较低，有利于肾小管的重吸收。2、肾血流量的调节（1）自身调节（autoregulation)使肾血流量与肾脏泌尿机能相适应。动脉血压:80-180mmHg,肾血流量相对恒定。肾血流GFR动脉血压(mmHg)血流量(ml/min/g肾重)“肌源学说”（myogenichypothesis）：动脉血压入球小动脉血管壁受到牵张刺激血管平滑肌紧张性血管口径血流阻力血流量肾血流量相对恒定动脉血压80mmHg平滑肌已达舒张极限动脉血压180mmHg平滑肌已达收缩极限80mmHg以下，180mmHg以上：肾血流量随动脉血压的变化而变化。肾交感N球旁细胞肾素血管紧张素肾血管收缩肾血流量NEE血管紧张素血管升压素前列腺素NO（+）（–）（2）神经和体液调节紧急情况下，通过神经体液的作用，肾血流量减少，全身血液重新分配，保证心、脑等器官的血供，“移缓济急”。在一般的血压变动范围内，肾脏依靠自身调节来保持肾血流量相对稳定，维持正常的泌尿机能；肾血流调节的意义：第二节肾小球的滤过功能Glomerularfiltration肾小球的滤过：指血液流过肾小球毛细血管时,血浆中水分和小分子物质通过滤过膜进入肾小囊形成原尿的过程。滤过三要素:屏障、动力、阻力滤过的实验证据:肾小囊微穿刺抽取液体分析发现,除蛋白质外，所含的成分及其浓度与血浆基本一致,而且渗透压和pH值也与血浆近似。原尿(primaryurine)：肾小球滤液，除蛋白质含量极少外，其他成分与血浆基本一致，渗透压与酸碱度也相似,是血浆的超滤液。小管液(tubularfluid):进入肾小管的原尿。终尿(endurine)：小管液在流经肾小管和集合管时，经过肾小管和集合管的重吸收与分泌作用最终形成终尿。一、肾小球滤过膜的通透性（一）肾小球滤过作用的证据（二）滤过的结构基础（滤过膜）毛细血管内皮基膜肾小囊脏层上皮细胞滤液(原尿)毛细血管内皮细胞基膜肾小囊内层上皮细胞裂孔窗孔1、滤过膜（filtrationmembrane）的组成1）机械屏障作用（mechanicalbarrier）滤过膜阻止分子量70000、有效半径3.6nm的大分子物质滤过。2）电学屏障作用（electricalbarrier）滤过膜的三层中，每层都有带负电的糖蛋白。阻止带负电的物质通过。2、滤过膜的通透性(permeability)二、有效滤过压(effectivefiltrationpressure,EFP)EFP=动力–阻力EFP=（肾小球毛细血管压+囊内液胶体渗透压）–（血浆胶体渗透压+肾小囊内压）EFP=肾小球毛细血管压–（血浆胶体渗透压+肾小囊内压）毛细血管压glomerularcapillarypressure：(1)压力较高6.0kP(45mmHg)(2)入球端与出球端几乎相等囊内压capsularhydrostaticpressure:1.3kP(10mmHg)血浆胶体渗透压：plasmacolloidosmoticpressure入球端：3.3kP(25mmHg)出球端：4.7kP(35mmHg)滤过平衡（filtrationequilibrium）入球端EFP=45–(25+10)=10(mmHg)出球端EFP=45–(35+10)=0三、肾小球滤过率与滤过分数1、肾小球滤过率（glomerularfiltrationrate,GFR)单位时间内（min)两肾生成的超滤液量。1.73m2125ml/min一昼夜超滤液量=180L2、滤过分数(filtrationfraction,FF)肾小球滤过率与肾血浆流量的比值。FF=GFR肾血浆流量=125660=0.19正常值:0.18~0.20表明:流经肾脏的血浆约1/5形成原尿。四、影响肾小球滤过的因素1、滤过膜（1）通透性permeability肾小球肾炎滤过膜结构受损机械屏障作用通透性红细胞进入滤液血尿带负电糖蛋白电学屏障作用通透性血浆白蛋白进入滤液蛋白尿（2）面积急性肾小球肾炎肾小球毛细血管口径血流量活动的肾小球数目滤过面积GFR尿量（少尿）2、有效滤过压effectivefiltrationpressure（1）肾小球毛细血管压glomerularcapillarypressure全身动脉BP自身调节范畴内自身调节范畴外出、入球小动脉口径入球小动脉收缩出球小动脉收缩（2）囊内压hydrostaticpressureinBowman’scapsule（3）血浆胶体渗透压Plasmaoncoticpressureinglomerularcapillary快速大量静脉注射生理盐水血浆蛋白浓度相对血浆胶渗压EFPGFR尿量3、肾血浆流量renalplasmaflow主要影响滤过平衡的位置●由图可见：沿着毛细血管全长，随着水和溶质的滤出，胶体渗透压渐↑→有效滤过压渐↓(=0时称滤过平衡)→滤过平衡的位置决定着毛细血管滤过的长度。●由图可见：三条曲线分别代表不同肾血浆流量(RPF)时血浆胶体渗透压(COP)上升的斜率。曲线A:RPF小时→COP↑速度快曲线C:RPF大时→COP↑速度慢曲线B:≈正常RPF时COP↑速度结论：RPF快→COP↑速慢→滤过平衡位置近出球A端→GFR↑；反之则GFR↓。第三节肾小管与集合管的物质转运功能重吸收（reabsorption):小管液中的物质通过小管上皮细胞进入管周毛细血管血液的过程称为肾小管和集合管的重吸收。一、肾小管和集合管的重吸收功能（一）肾小管和集合管的重吸收作用的证据1．原尿与终尿量的比较2．原尿与终尿成分的比较（二）肾小管与集合管的重吸收方式1、被动转运passivetransport2、主动转运Activetransport原发性主动转运Primaryactivetransport继发性主动转运Secondaryactivetransport{（三）电解质和水的重吸收1、Na+的重吸收滤液中Na+99％以上可以被重吸收近端小管重吸收的能力最大在近端小管的重吸收属于原发性主动重吸收(1)近端小管：Na+的重吸收机制:Na+和葡萄糖同向转运H+-Na+交换泵–漏模式(pump-leakmodel)紧密连接Na+Na+Na+Na+Cl–H2O回漏泵泵泵葡萄糖泵泵泵泵(back-leak)H+Na+(2)髓袢升支粗段：“Na+:2Cl–:K+同向转运模式”Na＋重吸收是主动转运，Cl-和K+是继发性主动转运。水不被重吸收(小管液低渗)。在尿液的浓缩与稀释机制中起重要作用2、Cl-的重吸收Cl-的重吸收特点：Cl-的重吸收量和各段肾小管对Cl-的重吸收能力都与Na+的相似除髓袢升支粗段为继发性主动重吸收外，其余皆为被动重吸收。同向转运体symporter在髓袢升支粗段的管腔膜上存在着一种能同时、同方向转运Na+、Cl－、K+的载体蛋白，称为同向转运体，其转运的比例为Na+∶2Cl－∶K+速尿和利尿酸等利尿剂可抑制同向转运体，从而抑制了Na+、Cl－、K+的转运，使NaCl的重吸收受到抑制，从而干扰了尿的浓缩机制，导致利尿。3、H2O的重吸收●重吸收机制:被动过程（渗透作用）。●重吸收特点：①类同Na+，具球-管平衡现象，即重吸收量始终为滤过量的65～70%（后述）。②近端小管对重吸收水的量与机体是否缺水无关，属于一种必然性重吸收近端小管⑵特点:①重吸收量根据机体的需要而被调节，因此属调节性重吸收；②重吸收量对终尿量的影响很大。⑴机制:受抗利尿激素的调节管腔膜有ADH调控的水通道(当ADH作用时，水通道便从胞浆镶嵌到管腔膜上)，调节水的重吸收。远曲小管和集合管4、HCO3¯重吸收80~85%在近端小管重吸收以CO2的形式进行的5、K+的重吸收67%在近端小管重吸收。是一个主动过程。150mmol/L4mmol/L–4mV0mV是逆电化学梯度重吸收。机理？6、葡萄糖的重吸收在近端小管全部重吸收。继发性主动重吸收。与Na+同向转运密切相关。近端小管对葡萄糖的重吸收有一定度。[血糖]160~180mg%200-230mg/min尿中见糖肾糖阈(renalglucosethreshold)：尿中不出现葡萄糖时的最高血糖浓度。Theplasmaleverofglucoseatwhichglucosefirstappearsintheurine.葡萄糖吸收极限量：约300mg%同向转运体的结合位点达饱和时葡萄糖吸收极限量男性：375mg/min女性：300mg/min二、肾小管和集合管的分泌与排泄功能分泌(secretion)：肾小管上皮细胞通过新陈代谢，将所产生的物质排入到小管液中去的过程。排泄(excretion)：肾小管上皮细胞将血液中某种物质直接排入到小管液中去的过程。1、H+的分泌（1）在近端小管通过H+–Na+交换分泌H+每分泌一个H+,即有一个NaHCO3重吸收回血液。H+的分泌是肾脏排酸保碱的过程。2.NH3的分泌小管上皮细胞内谷氨酰胺脱氨NH3(氨)脂溶性肾小管腔：NH3＋H