肾脏生理1北大医学部医实医检生理
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Three layers of Glomerular Filter
•Glomerular capillary endothelium •Basement membrane •Podocytes, with filtration slits
肾小球
肾 小 球 滤 过 膜
Glomerular Filter
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
神经因素： 入球小动脉和出球小动脉平滑肌受肾交感神经支配。
肾交感神经—a受体—血管收缩、血流减少, 副交感功能不详
体液因素： 去甲肾上腺素、血管紧张素II、血管升压素、内皮
素—收缩肾血管、减少肾血流； 前列腺素、NO、乙酰胆碱、心钠肽等—舒张肾
血管、增加肾血流
紧急情况下发挥作用
第二节 肾小球的滤过功能 Glomerular Filtration
Overview: Renal Failure
尿浓缩和稀释障碍 肾性骨营养不良 心血管疾病 神经系统功能改变
Overview: Renal Function
尿量、尿液的成分和理化性质
1. 尿量及尿液的成分： 正常尿量：1000-2000 ml，平均1500 ml 多尿 > 2500 ml；少尿 100-500 ml; 无尿 < 100 ml 95-97% 为水；固体成分占3-5%，包括有机物和无机物
肾小球滤过率 (Glomerular filtration rate, GFR)： 肾小球生成原尿的速率，单位时间内由两肾生 成的超滤液的量。 125 ml/min, 180L/day/双肾 血浆总量约 3 L, 肾血浆流量(Renal plasma flow) 660
ml/min
滤过分数(filtration fraction): 125 ml /660ml×100%=19% 即约20%的肾血浆量流经肾小球滤过
2. 尿的理化性质： 多呈酸性，pH：4.5 - 8.0； 比重：1.015 – 1.025；变动范围大 渗透压：> 血浆渗透压；变动范围大
肾脏的结构特点
Cortex Medulla
Medullary pyramids
Renal sinus (with fatty tissue)
Renal artery
滤过膜的构成：
毛细血管内皮细胞 基膜 足细胞的足突
Glomerulus (magnified ~ 1440 times)
(二)皮质肾单位和近髓肾单位
皮质肾单位cortical nephron：
占85-90%, 入球小动脉与出球小动脉口径之 比约为2:1；含近球小体。髓袢短。 主要功能: 尿的初始过滤和肾素分泌 Question: 入球小动脉口径粗于出球小动脉意义？
Glomerular Filter
Glomerular capillary and filter, magnified ~ 36,000 times
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
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？
肾血流的神经和体液调节
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
肾小管周围毛细血管内血液的胶体渗透压较高，有利于肾小管 的重吸收
血液流经肾小球时，大量水分被滤出 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vasa recta (Function ?) Figure 肾血流量相对稳定
原尿的形成 Formation of Initial Urine
血液流经肾小球毛细血管时, 除蛋白质外, 血浆 中的水和小分子物质被过滤进入肾小囊的囊腔, 形成超滤液-原尿.
超滤液-原尿 的成分和特征
除蛋白质外, 水, 电解质, 氨基酸, 葡萄糖、尿素、 肌苷等可超滤过; 浓度, 渗透压, pH与血浆中相 近.
每天滤过 ~1600 升血液；产生 ~180 L 原尿
肾小球如此大量的滤过有何生理意义?
1. 快速反复过滤, 清除废物和毒物。如酒精中毒时, 零 级动力学排出率10 ml/hour
2. 快速精确调控体液成分和渗透压
Glomerular Filtration 肾小球滤过, Bulk transport of fluid from blood
有效滤过压 Effective filtration pressure
有效滤过压 = 肾小球毛细血管压 - (血浆胶体渗透压+囊内压）
Afferent arteriole
Glomerulus
Urinary space
Efferent arteriole
Glomerular Filter 肾小球滤过膜
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 (Urinary concentration and dilution) – 逆流倍增与逆流交换
概 述 Introduction
一、肾脏的功能 二、肾脏的结构特点 （一） 肾单位和集合管 （二） 皮质肾单位和近髓肾单位 （三） 近球小体 三、肾脏血液循环的特点 （一） 自身调节 80-180mmHg，机理不清 （二） 神经和体液调节
➢ 调节酸碱平衡 (Regulation of acid –base balance) ➢ 产生多种生物活性物质 (Secretion of bio-active
material) - Renin, active Vit D3, prostaglandins, 促红 细胞生成素 (EPO)。
肾衰-尿毒症、贫血：肾透析, 补EPO; 补钙与VitD3
Overview: Renal Function
肾脏通过尿的生成和排泄，执行以下主要功能
➢ 排泄机体代谢终产物及药物和毒物 (Removal of waste and foreign chemicals from blood)
➢ 调节水、渗透压、电解质平衡 (Regulation of water and inorganic-ion balance) - Na+, K+, Cl-, H+, HCO3-
Renal Physiology
第八章 肾脏的排泄功能
Excretory Function of the Kidneys
生理学与病理生理学系
排泄 Excretion
机体通过
(皮肤 呼吸 肝脏-消化道)
肾脏
排出代谢终产物及异 物保持内环境的稳定 排泄：代谢终产物和异物-经血液循环-排出体外
本章重点内容
出球小动脉之间，聚集呈锥形体—具有吞噬和收缩功能
Afferent arteriole
Thick ascending limb
Macule densa
Efferent arteriole
Renal nerves
Juxtaglomerular cells
Urinary space Bowman’s capsule Proximal tubule
胞 —内有分泌颗粒，颗粒内含renin。
致密斑 (Macula densa) ：远曲小管起始部分的上皮细胞呈高柱状， 致密，局部斑状隆起 — 是化学感受器，感受NaCl变化，将信息传
至球旁细胞，调节Renin释放。是球-管反馈的结构基础。
球外系膜细胞 (Extraglomerular mesangial cell): 位于入球小动脉和
每侧肾有~100万个肾单位 ~4 万个肾单位即可维持正常泌尿功能
不能再生！
40岁后, 数量随年龄增加而递减, 每10年约减少10%； 80岁余40%肾单位, 但功能代偿增加。
思考:为什么老年人肾功能易受损? 易见药物肾毒性?
肾小体的结构
肾小囊 Bowman capsule + 肾小球 glomerulus
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
2. Re-absorption in the renal tubule and collecting duct：肾小管和集 合管重吸收原尿中的营养物质， 水，电解质血浆
3. Secretion in the renal tubule and collecting duct：肾小管和集合管分
泌血浆中的物质 终尿
Extraglomerular mesangial cells
Glomerular capillaries
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
Renal vein Renal pelvis Ureter
Major calyx
Minor calyces Renal capsule
Nephron and Collecting Duct
肾脏的功能解剖
(一)肾单位和集合管(Nephron and Collecting Duct) 肾单位(Nephron)：肾脏的基本功能单位，包括肾 小体(renal corpuscle)和肾小管(renal tubule)
Glomerulus Filtration: A Historical Review
William Bowman (1816-1892)
英国医生。对组织（特别是肌 肉和肾脏）进行细致的研究， Bowman’s capsule是因他而得 名。
Concluded filtration must take place in glomerulus.
• Henle, J. Zur Anatomie der Niere. Abh. Ges. Wiss. G ttingen, Math. Physik. K1. 10:223, 1862.
Urine Formation 尿的生成
1. Glomerular Filtration: 肾小球过滤
血浆中的大部分物质 超滤液, 原 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 (Glomerular Filtration) - 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 (Secretion in the renal tubule and collecting duct)) - K+，H+，NH3的分泌
尿生成的基本过程
Filtration
Kidney tubule
Glomerulus
Reabsorption
Secretion
Excretion
Peritubular capillary
肾小球滤过是尿生成的第一步
Glomerular Filtration Is
the First Step in
Urine Formation
近髓肾单位juxtamedullary nephron：
占10-15%, 髓袢长, 可深入到内髓。有U型直 小血管。 主要功能: 尿的浓缩与稀释 Question: 皮质肾单位形成的尿液如何被浓缩？
近球小体 （球旁器）
主要分布在皮质肾 单位，包括： 球外系膜细胞， 致密斑, 球旁细胞,
球旁细胞 (Juxtaglomeru
•Glomerular capillary endothelium •Basement membrane •Podocytes, with filtration slits
肾小球
肾 小 球 滤 过 膜
Glomerular Filter
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
神经因素： 入球小动脉和出球小动脉平滑肌受肾交感神经支配。
肾交感神经—a受体—血管收缩、血流减少, 副交感功能不详
体液因素： 去甲肾上腺素、血管紧张素II、血管升压素、内皮
素—收缩肾血管、减少肾血流； 前列腺素、NO、乙酰胆碱、心钠肽等—舒张肾
血管、增加肾血流
紧急情况下发挥作用
第二节 肾小球的滤过功能 Glomerular Filtration
Overview: Renal Failure
尿浓缩和稀释障碍 肾性骨营养不良 心血管疾病 神经系统功能改变
Overview: Renal Function
尿量、尿液的成分和理化性质
1. 尿量及尿液的成分： 正常尿量：1000-2000 ml，平均1500 ml 多尿 > 2500 ml；少尿 100-500 ml; 无尿 < 100 ml 95-97% 为水；固体成分占3-5%，包括有机物和无机物
肾小球滤过率 (Glomerular filtration rate, GFR)： 肾小球生成原尿的速率，单位时间内由两肾生 成的超滤液的量。 125 ml/min, 180L/day/双肾 血浆总量约 3 L, 肾血浆流量(Renal plasma flow) 660
ml/min
滤过分数(filtration fraction): 125 ml /660ml×100%=19% 即约20%的肾血浆量流经肾小球滤过
2. 尿的理化性质： 多呈酸性，pH：4.5 - 8.0； 比重：1.015 – 1.025；变动范围大 渗透压：> 血浆渗透压；变动范围大
肾脏的结构特点
Cortex Medulla
Medullary pyramids
Renal sinus (with fatty tissue)
Renal artery
滤过膜的构成：
毛细血管内皮细胞 基膜 足细胞的足突
Glomerulus (magnified ~ 1440 times)
(二)皮质肾单位和近髓肾单位
皮质肾单位cortical nephron：
占85-90%, 入球小动脉与出球小动脉口径之 比约为2:1；含近球小体。髓袢短。 主要功能: 尿的初始过滤和肾素分泌 Question: 入球小动脉口径粗于出球小动脉意义？
Glomerular Filter
Glomerular capillary and filter, magnified ~ 36,000 times
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
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？
肾血流的神经和体液调节
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
肾小管周围毛细血管内血液的胶体渗透压较高，有利于肾小管 的重吸收
血液流经肾小球时，大量水分被滤出 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vasa recta (Function ?) Figure 肾血流量相对稳定
原尿的形成 Formation of Initial Urine
血液流经肾小球毛细血管时, 除蛋白质外, 血浆 中的水和小分子物质被过滤进入肾小囊的囊腔, 形成超滤液-原尿.
超滤液-原尿 的成分和特征
除蛋白质外, 水, 电解质, 氨基酸, 葡萄糖、尿素、 肌苷等可超滤过; 浓度, 渗透压, pH与血浆中相 近.
每天滤过 ~1600 升血液；产生 ~180 L 原尿
肾小球如此大量的滤过有何生理意义?
1. 快速反复过滤, 清除废物和毒物。如酒精中毒时, 零 级动力学排出率10 ml/hour
2. 快速精确调控体液成分和渗透压
Glomerular Filtration 肾小球滤过, Bulk transport of fluid from blood
有效滤过压 Effective filtration pressure
有效滤过压 = 肾小球毛细血管压 - (血浆胶体渗透压+囊内压）
Afferent arteriole
Glomerulus
Urinary space
Efferent arteriole
Glomerular Filter 肾小球滤过膜
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 (Urinary concentration and dilution) – 逆流倍增与逆流交换
概 述 Introduction
一、肾脏的功能 二、肾脏的结构特点 （一） 肾单位和集合管 （二） 皮质肾单位和近髓肾单位 （三） 近球小体 三、肾脏血液循环的特点 （一） 自身调节 80-180mmHg，机理不清 （二） 神经和体液调节
➢ 调节酸碱平衡 (Regulation of acid –base balance) ➢ 产生多种生物活性物质 (Secretion of bio-active
material) - Renin, active Vit D3, prostaglandins, 促红 细胞生成素 (EPO)。
肾衰-尿毒症、贫血：肾透析, 补EPO; 补钙与VitD3
Overview: Renal Function
肾脏通过尿的生成和排泄，执行以下主要功能
➢ 排泄机体代谢终产物及药物和毒物 (Removal of waste and foreign chemicals from blood)
➢ 调节水、渗透压、电解质平衡 (Regulation of water and inorganic-ion balance) - Na+, K+, Cl-, H+, HCO3-
Renal Physiology
第八章 肾脏的排泄功能
Excretory Function of the Kidneys
生理学与病理生理学系
排泄 Excretion
机体通过
(皮肤 呼吸 肝脏-消化道)
肾脏
排出代谢终产物及异 物保持内环境的稳定 排泄：代谢终产物和异物-经血液循环-排出体外
本章重点内容
出球小动脉之间，聚集呈锥形体—具有吞噬和收缩功能
Afferent arteriole
Thick ascending limb
Macule densa
Efferent arteriole
Renal nerves
Juxtaglomerular cells
Urinary space Bowman’s capsule Proximal tubule
胞 —内有分泌颗粒，颗粒内含renin。
致密斑 (Macula densa) ：远曲小管起始部分的上皮细胞呈高柱状， 致密，局部斑状隆起 — 是化学感受器，感受NaCl变化，将信息传
至球旁细胞，调节Renin释放。是球-管反馈的结构基础。
球外系膜细胞 (Extraglomerular mesangial cell): 位于入球小动脉和
每侧肾有~100万个肾单位 ~4 万个肾单位即可维持正常泌尿功能
不能再生！
40岁后, 数量随年龄增加而递减, 每10年约减少10%； 80岁余40%肾单位, 但功能代偿增加。
思考:为什么老年人肾功能易受损? 易见药物肾毒性?
肾小体的结构
肾小囊 Bowman capsule + 肾小球 glomerulus
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
2. Re-absorption in the renal tubule and collecting duct：肾小管和集 合管重吸收原尿中的营养物质， 水，电解质血浆
3. Secretion in the renal tubule and collecting duct：肾小管和集合管分
泌血浆中的物质 终尿
Extraglomerular mesangial cells
Glomerular capillaries
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
Renal vein Renal pelvis Ureter
Major calyx
Minor calyces Renal capsule
Nephron and Collecting Duct
肾脏的功能解剖
(一)肾单位和集合管(Nephron and Collecting Duct) 肾单位(Nephron)：肾脏的基本功能单位，包括肾 小体(renal corpuscle)和肾小管(renal tubule)
Glomerulus Filtration: A Historical Review
William Bowman (1816-1892)
英国医生。对组织（特别是肌 肉和肾脏）进行细致的研究， Bowman’s capsule是因他而得 名。
Concluded filtration must take place in glomerulus.
• Henle, J. Zur Anatomie der Niere. Abh. Ges. Wiss. G ttingen, Math. Physik. K1. 10:223, 1862.
Urine Formation 尿的生成
1. Glomerular Filtration: 肾小球过滤
血浆中的大部分物质 超滤液, 原 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 (Glomerular Filtration) - 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 (Secretion in the renal tubule and collecting duct)) - K+，H+，NH3的分泌
尿生成的基本过程
Filtration
Kidney tubule
Glomerulus
Reabsorption
Secretion
Excretion
Peritubular capillary
肾小球滤过是尿生成的第一步
Glomerular Filtration Is
the First Step in
Urine Formation
近髓肾单位juxtamedullary nephron：
占10-15%, 髓袢长, 可深入到内髓。有U型直 小血管。 主要功能: 尿的浓缩与稀释 Question: 皮质肾单位形成的尿液如何被浓缩？
近球小体 （球旁器）
主要分布在皮质肾 单位，包括： 球外系膜细胞， 致密斑, 球旁细胞,
球旁细胞 (Juxtaglomeru