生理学：第八章_尿的生成和排出

⽣理学：第⼋章_尿的⽣成和排出
第⼋章尿的⽣成和排出
⼈体通过呼吸和消化系统，摄⼊代谢和所需的氧和营养物质。

在物质代谢过程中，氧和能源物质被不断地消耗，为各种⽣命活动提供所需的能量，同时产⽣对⼈体⽆⽤甚⾄有害的终产物。

排泄（excretion)……机体将代谢终产物和进⼊体内的异物及过剩不需要的物质经⾎液循环，通过某些器官排出体外的过程。

所以，排泄是体内物质代谢过程中的最后⼀个环节，是多系统功能互相协调才得以完成的⼀种重要⽣命活动。

⼈体主要的排泄途径：
⽪肤：⽔、盐类、少量尿素、乳酸等。

肺：CO2、H2O、挥发性药物等。

消化道：排泄物混合在粪便中。

Ca、Mg、Fe、P 等电解质、胆⾊素、毒物等。

胆⾊素－肝脏排泄在肠中起变化的胆⾊素（尿胆素、粪胆素）。

⽆机盐－经⼤肠粘膜排出的，如钙、镁、铁等。

唾液腺：碘、铅等。

肾脏：最重要，以尿的形式由肾排出。

所含排泄物的种类最多、数量最⼤；并随机体的不同状态⽽改变尿量和尿中物质的含量。

有：⽔、尿素、尿酸、肌酐、盐类、药物、毒物等。

肾的功能：
1) 排泄功能：排出机体的⼤部分代谢终产物及进⼊体内的异物。

2) 调节功能：调节⽔、电解质、渗透压及酸碱平衡－－维持稳态。

调节细胞外液量和⾎液渗透压。

保留体液中的重要电解质，如：Na+、K+、Cl－等。

排出过剩 H+维持酸碱平衡。

3) 内分泌功能：产⽣肾素、促红细胞⽣成素等。

尿的⽣成包括肾⼩球的滤过、肾⼩管和集合管的重吸收及分泌三个基本过程。

本章主要讨论尿的⽣成过程及其调节机制、肾脏排泄功能的⽣理意义及输尿管和膀胱的排尿活动。

第⼀节肾的功能解剖和肾⾎流量
⼀、肾的功能解剖：
（⼀）肾单位和集合管：
1.肾单位（nephron）
是肾的基本单位，与集合管共同完成泌尿功能。

⼈两侧肾有170～240万个肾单位。

2.集合管（collecting duct）
在胚胎发⽣中起源于尿道嵴，故不属于肾单位，但功能上与远端⼩管密切相关；在尿浓缩过程中起作⽤；每条集合管可收集多条远曲⼩管运来的液体；许多集合管汇⼊乳头管，最后形成尿液经肾盏、肾盂、输尿管⽽进⼊膀胱。

（⼆）⽪质肾单位和近髓肾单位
按其所在部位分为⽪质肾单位（cortical nephron）和近髓肾单位(juxtamedullary nephron)两类。

不同部位的肾单位和肾⾎管的结构和功能明显不同。

见下表：
尿液浓缩的基础：近髓肾单位的长髓袢和直⼩⾎管。

（三）球旁器（juxtaglomerular apparatus）
主要分布于⽪质肾单位，由球旁细胞、球外系膜细胞和致密斑组成；近髓肾单位⼏乎不含肾素。

1.球旁细胞（juxtaglomerular cell）
位于⼊球⼩动脉中膜内的肌上⽪样细胞，由⾎管平滑肌细胞演变⽽来；
内含分泌颗粒，颗粒内含有肾素，故⼜称为颗粒细胞。

2.致密斑（macula densa）
位于远曲⼩管的起始部分；升⽀进⼊⽪质⾏⾄肾⼩球⾎管近旁时，贴近肾⼩球⼊球⼩动脉的上⽪细胞就变为⾼柱状细胞，局部呈现斑状隆起，成为致密斑；
致密斑与⼊/出球⼩动脉相接触；
可感受⼩管液中NaCl含量的变化，并将信息传递给球旁细胞，调节肾素的释放。

3.球外系膜细胞（extraglomerular mesangial cell）
是⼊球⼩动脉和出球⼩动脉之间的⼀群细胞，具有吞噬功能。

与致密斑相互联系，细胞内有细丝，有收缩能⼒。

（四）肾的神经⽀配
⽬前发现只有交感神经⽀配。

主要是从胸12⾄腰2脊髓发出，其纤维经腹腔神经丛随⾎管进⼊肾⽪质和外髓层⽀配肾动脉（尤其是⼊、出球⼩动脉的平滑肌）、肾⼩管和球旁细胞。

交感神经末梢释放去甲肾上腺素的主要作⽤是：引起⾎管收缩，调节肾⾎流量、肾⼩球滤过率、肾⼩管的重吸收和肾素的释放；⼀般情况下，肾交感神经的紧张性活动很弱，发挥作⽤时，肾表现为缩⾎管反应。

肾的各种感受器可经肾神经传⼊纤维进⼊脊髓，并投射到中枢的不同部位，调节⾎压和⽔盐平衡。

（五）肾的⾎液供应
腹主动脉垂直分出→肾动脉→其分⽀经叶间动脉→⼸形动脉→⼩叶间动脉→⼊球⼩动脉→肾⼩球⽑细⾎管⽹→出球⼩动脉→⽑细⾎管⽹→汇合成静脉，由⼩叶间静脉→⼸形静脉→叶间静脉→肾静脉。

⼆、肾⾎流量及其调节
两肾占体重的0.5％（300g），正常成⼈安静时⾎流量达1200ml/min，相当于⼼输出量的1/5～1/4；其中约94％供应⽪质层，约5％供应外髓，其余不到1％供应内髓；通常所说的肾⾎流量主要指肾⽪质⾎流量。

肾⾎流量的调节涉及两⽅⾯：①肾⾎流量要与肾脏的泌尿机能相适应（主要靠⾃⾝调节来实现）；②肾⾎流量要与全⾝的⾎液循环的调节相配合（主要靠神经与体液调节来调控）。

（⼀）肾⾎流量（renal blood flow）的⾃⾝调节
肾⾎流量的⾃⾝调节：不依赖于神经和体液因素的作⽤，肾⾎流量在⼀定的动脉⾎压变动范围内保持相对恒定的现象。

（1）特点：
（离体肾的灌注实验）肾A的灌注压（相当于体内的平均动脉压）为80（10.7Kpa）～180 mHg(24Kpa)时，肾⾎流量保持相对恒定；在20mmHg(2.7Kpa) ～80 mHg / 80mmHg～180mHg时，⾎流量与灌注压呈正变关系。

（2）机制：肌源学说和管-球反馈
①肌源学说
⼊球⼩动脉壁平滑肌紧张性变化是肾⾎流量⾃⾝调节的基础；
在⼀定范围内，当灌注压升⾼，⼊球⼩动脉受牵张作⽤强，平滑肌紧张性升⾼，⼊球⼩动脉⼝径减⼩，⾎流阻⼒增⼤，导致肾⾎流量不致因压⼒升⾼⽽升⾼，当达到180mHg时，平滑肌收缩达到极限；反之，⼊球⼩动脉平滑肌舒张，达到80mHg时达舒张极限。

证据：⽤罂粟碱、⽔合氯醛等药物抑制⾎管平滑肌的活动后，⾃⾝调节消失。

②管-球反馈（tubulogomerular feedback）
肾⾎流量和肾⼩球滤过率↑→到达远曲⼩管和致密斑的⼩管液流量↑→致密斑将信息反馈⾄肾⼩球→肾⾎流量和肾⼩球滤过率恢复正常；反之，也成⽴。

（⼆）肾⾎流量的神经和体液调节
1.神经因素：主要为交感神经，释放的去甲肾上腺素有缩⾎管作⽤。

（1）作⽤：①⼀般情况下不起作⽤，神经紧张性低，对⾎流量⽆影响；②交感神经兴奋性增⾼→肾⾎流减少。

（2）⽣理意义：①剧烈运动/环境温度增⾼→肌⾁/⽪肤⾎流量升⾼→神经兴奋→肾⾎流减少→保证重要器官⾎供；②⼤失⾎、休克、缺氧等病理情况→神经活动增强→肾⾎流减少。

2.体液因素：主要是肾上腺素、去甲肾上腺素和⾎管升压素。

（1）作⽤：收缩⾎管，减少肾⾎流量。

（2）⽣理意义：与交感神经类似，安静条件下⽆明显调节作⽤。

①剧烈运动：交感神经兴奋，调节肾上腺髓质分泌Adr、NE增多。

此时保证活动器官供⾎，如：肌⾁、脑和⼼肺等。

②失⾎性/中毒性休克→交感神经兴奋增强、⾎管紧张素和⾎管升压素⽣成、释放增多，使肾⾎管强烈收缩，肾⾎流量减少甚⾄⽆⾎流，以保证⼼脑的⾎供。

第⼆节肾⼩球的滤过功能
尿⽣成的过程：①肾⼩球滤过；②肾⼩管和集合管的重吸收；③肾⼩管和集合管的分泌与排泄。

肾⼩球滤过－⾎液流经肾⼩球时，⾎浆中⽔分和⼩分⼦物质通过滤过膜滤⼊肾⼩囊形成原尿的过程。

微穿刺实验证明：肾⼩球的滤过液就是⾎浆的超滤液。

肾⼩囊内液除了蛋⽩质含量甚少之外，各种晶体物质如葡萄糖、氯化物、⽆机磷酸盐、尿素、尿酸和肌酐等的浓度都与⾎浆中的⾮常接近，渗透压和酸碱度也与⾎浆相似。

原尿的特点：
①不含⾎细胞和⼤分⼦蛋⽩质；
②除蛋⽩以外的其它成分及浓度与⾎浆近似；
③其渗透压和酸碱度也与⾎浆近似。

①肾⼩球滤过率(glomerular filtration rate, GFR)－单位时间内（每分钟）两肾⽣成的超滤液量。

GFR与体表⾯积有关，所以常表⽰为125ml/min/1.73m2→两侧肾脏每⼀昼夜从肾⼩球滤出的⾎浆总量可⾼达180升，约为体重的3倍。

②滤过分数（filtration fraction）－肾⼩球滤过率和肾⾎浆流量的⽐值。

为
(125ml/min)/(660ml/min)×100％＝19％；
③GFR的⼤⼩决定于滤过系数（Kf）(滤过膜的⾯积及其通透性的状态)和有效滤过压（effective filtration pressure,PUF），即GFR＝Kf×PUF
⼀、滤过膜及其通透性
（⼀）滤过膜的结构：
内层:⽑细⾎管的内⽪细胞；含许多直径为50～100nm的圆形窗孔(fenestration)；可阻⽌⾎细胞通过，但对⾎浆中的其它物质⼏乎⽆限制作⽤。

中层：最厚，约300nm的⾮细胞性的基膜，是滤过膜的主要屏障；由⽔和凝胶形成直径4～8nm的多⾓形纤维⽹孔；允许⽔和部分溶质通过，分⼦量⼤的蛋⽩质不能通过，分⼦量⼩的也可通过—基膜伸展性较⼤。

外层：肾⼩囊内层的上⽪细胞层；其伸出的⾜突附在基膜上形成裂隙，裂隙上覆盖⼀层滤过裂隙膜（filtration slit membrane），膜上有直径约4～14nm的微孔；可限制蛋⽩的通过。

（⼆）膜屏障
1.机械屏障：膜结构中的三种孔道--机械屏障。

通透性的⼤⼩与物质的分⼦量和半径有关：分⼦量﹥70000，半径﹥4.2nm的物质完全不能通过，如：⼤分⼦蛋⽩质；
分⼦量﹤6000，半径﹤2.0nm的物质可以⾃由通过，如：⼩分⼦物质等，葡萄糖分⼦的有效半径为0.36nm，分⼦量为180；
分⼦量介于6000～70000，半径介于2.0～4.2nm，随有效半径增加滤过量逐渐降低。

如：有效半径⼩于2.0nm的中性右旋糖酐可⾃由通过滤过膜，有效半径⼤于4.2nm的右旋糖酐完全不能通过，有效半径在2.0～4.2nm的右旋糖酐，其滤过量与有效半径成反⽐。

所以，基膜上的⽹孔构成机械屏障的最主要部分。

2.电屏障：三层膜均覆盖⼀层带负电荷的物质（糖蛋⽩）→电屏障。

只能阻挡刚能通过孔道的⼤分⼦物质，如：⽩蛋⽩（69000，3.6nm），⾎红蛋⽩（64500）可以通过机械屏障，但由于它们带负电荷，就不易通过滤过膜；有效半径相同的带正电荷的右旋糖酐⽐带负电的较易滤过；
分⼦量太⼩的物质即便带负电荷也不能被滤过膜阻挡，说明机械屏障的作⽤要远⼤于电屏障,如：各种阴离⼦；
当肾发⽣病变，负电荷减少时，原尿中会出现蛋⽩质。

⼆、有效滤过压---肾⼩球滤过的动⼒
形成：有效滤过压＝肾⼩球⽑细⾎管⾎压－（⾎浆胶渗压＋囊内压）
⽑细⾎管⾎压：⼊、出球⼩动脉端压⼒⼏乎相等，为45mmHg（6.0kPa）；⼊球⼩动脉粗⽽短，⾎流阻⼒⼩，出球⼩动脉细⽽长，⾎流阻⼒⼤。

囊内压：较为恒定，为10mmHg(1.33kPa),⽣成的原尿不断被带⾛。

主要取决于⾎浆胶渗压的⼤⼩：⼊球端，胶渗压为25mmHg(3.33kPa)，所以，此时有效滤过压＝45-（25+10）＝10mmHg，当胶渗压升⾄35mmHg(4.67kPa)时，有效滤过压＝0，达到滤过平衡（filtration eqilibrium）,停⽌滤过。

所以，虽然肾⼩球⽑细⾎管的全长都有滤过作⽤，但只是在有效滤过压为0之前的⼀段⽑细⾎管有滤过作⽤。

此长度称为有效滤过长度。

三、影响肾⼩球滤过的因素
（⼀）滤过膜的通透性和⾯积……保证肾⼩球正常滤过的结构基础
⼀般情况下，滤过膜的通透性稳定，总滤过⾯积为1.5m2。

病理变化→
①机械/电屏障被破坏→异常：蛋⽩尿、⾎尿。

如：肾⼩球肾炎/缺氧→蛋⽩尿；病变→⾎尿。

②肾⼩球⽑细⾎管管径变窄/完全阻塞→有效滤过⾯积↓→滤过率↓→少尿、⽆尿。

如：急性肾⼩球肾炎→肾⼩球⽑细⾎管内⽪增⽣、肿胀，基膜增厚→⽑细⾎管管腔变窄/完全阻塞→有效滤过⾯积↓→滤过率↓→少尿、⽆尿。

（⼆）有效滤过压
1.肾⼩球⽑细⾎管⾎压……滤过动⼒
①⼀定范围内（80～180mmHg）变化时，通过⾃⾝调节，⾎流量稳定。

②剧烈运动时，⾎流量重新分配，肌⾁和脑的⾎流增多，肾⾎流减少，使⽑细⾎管⾎压降低，导致有效滤过压降低，滤过率降低。

③⽑细⾎管⾎压﹤80mmHg时--少尿；﹤40mmHg时--⽆尿。

如：⼤失⾎导致少尿，甚⾄⽆尿；⾼⾎压晚期，⼊球⼩动脉发⽣⽓质性病变，⾎管狭窄，⽑细⾎管⾎压下降，导致少尿、⽆尿。

2.⾎浆胶渗压
①正常时，⾎浆蛋⽩浓度稳定，所以胶渗压⽆明显波动。

②当⾎浆蛋⽩浓度下降（⼤量输盐⽔/病理性蛋⽩减少）→胶渗压下降→
有效滤过压增⾼→肾⼩球滤过率升⾼→尿量增多。

3.囊内压
①正常时很稳定。

②肾盂结⽯、输尿管结⽯、肿瘤压迫导致流向膀胱的尿路梗阻，囊内压升⾼，有效滤过压降低，滤过率下降。

③⼀些药物（磺胺）易在酸性环境中结晶析出
某些疾病发⽣溶⾎，滤液中含⾎红蛋⽩导致阻塞肾⼩管，使囊内压升⾼，有效滤过压下降，滤过率降低。

（三）肾⾎浆流量（renal plasma flow）
其它条件不变，肾⼩球⾎浆流量与肾⼩球滤过率成正⽐；主要影响滤过平衡的位置。

①从⼊球⼩A→出球⼩A，⼩分⼦物质滤出→胶渗压↑→有效滤过压↓。

②⾎浆流量↑→胶渗压上升速度↓→有效滤过压递减↓→滤过平衡靠近出球⼩A→有效滤过长度↑→滤过率↑；反之，则↓。

③剧烈运动、⼤失⾎和严重缺氧等病理情况→交感神经兴奋↑→⾎管收缩，⾎流量和⾎浆流量显著↓→肾⼩球滤过率显著↓。

第三节肾⼩管和集合管的转运功能
⼈每天⽣成原尿180L，终尿1.5L，99％被重吸收。

原尿中不同物质被重吸收的程度不同：葡萄糖被全部重吸收，钠、尿素等
不同程度地重吸收，肌酐、尿酸和K+还可被分泌。

重吸收（reabsorption）－物质从肾⼩管液中转运⾄⾎液中。

分泌（secretion）－上⽪细胞将本⾝产⽣的物质或⾎液中的物质转运⾄肾⼩管腔内。

肾⼩球滤过液进⼊肾⼩管后称为⼩管液（tubular fluid）。

物质通过肾⼩管上⽪的转运包括被动转运和主动转运。

①被动转运－⼩管液中的溶质顺电化学梯度进⾏扩散，以及⽔在渗透压作⽤下进⾏渗透，从管腔移⾄管周组织液的过程。

（或：溶质通过肾⼩管上⽪细胞的过程。

渗透压之差是⽔的转运动⼒。

）
②主动转运－溶质逆电化学梯度通过肾⼩管上⽪细胞的过程。

主动转运需消耗能量，根据能量来源的不同分为：
③原发性主动转运－所消耗的能量由ATP⽔解直接提供。

如：Na+、K+等。

④继发性主动转运－所需能量不是直接来⾃钠泵，⽽来⾃其它溶质顺电-化学梯度转运时释放的。

如：葡萄糖、氨基酸、Cl-等。

⼀、近端⼩管中的物质转运
在近端⼩管，滤过液中67％的Na+、Cl-、K+和⽔被重吸收，85％的HCO3-被重吸收，葡萄糖和氨基酸被全部重吸收；H+被分泌到肾⼩管中；近端⼩管重吸收的关键动⼒是：上⽪细胞基侧膜上的钠泵。

（⼀）Na+、Cl-和⽔的重吸收
该段⼩管液与⾎浆渗透压相同，是等渗重吸收；在管腔膜上存在可转运Na+的载体，⼩管细胞的基侧膜上有钠泵，通过“泵-漏模式”（pump-leak model）重吸收。

结构：转运体、钠泵、紧密连接。

1.近端⼩管前半段：主要与HCO3-和葡萄糖、氨基酸⼀起被重吸收；Na+进⼊上⽪细胞的过程H+的分泌和葡萄糖、氨基酸的重吸收密切相关。

（1）Na+-H+逆向转运：
Na+-H+交换体的逆向转运→⼩管液中Na+顺电化学梯度进⼊细胞，H+分泌到管腔中，有利于HCO3-的重吸收。

（2）Na+-葡萄糖的同向转运：
Na+顺电化学梯度进⼊上⽪细胞内，释放能量的同时由Na+-葡萄糖同向转运体将葡萄糖转运⾄细胞内，糖通过易化扩散从基侧膜进⼊⾎液。

Na+的重吸收促进⽔通过基膜进⼊相邻⽑细⾎管，⽔的重吸收多于Cl-的重吸收，且HCO3-的重吸收速率明显⼤于Cl-的重吸收→近端⼩管的[Cl-]⾼于管周组织间液。

2.近端⼩管后半段：
NaCl主要通过细胞旁路和跨上⽪细胞两条途径被重吸收的。

（1）细胞旁路：此段绝⼤多数的葡萄糖、氨基酸已被重吸收，[Cl-]⽐周围间质的浓度⾼20～40％→Cl-顺浓度梯度经细胞旁路（紧密连接）→重吸收⼊⾎→管腔内带正电，管腔外带负电→Na+顺电位差经细胞旁路被动重吸收。

*（2）跨上⽪细胞：NaCl的跨上⽪细胞重吸收与H+和甲酸盐（formate,F-）再循环有关。

通过管腔膜上相互耦联的Na+-H+交换和Cl--甲酸根交换，进⼊⼩管液的H+与F-→HF （甲酸），脂溶性很强，可迅速进⼊细胞，分解为H+和甲酸根→甲酸根和Cl-逆向转运→Cl-进⼊细胞，甲酸根进⼊⼩管液中。

该过程可再循环。

近端⼩管的NaCl的跨细胞途径的主动重吸收占2/3，细胞旁路途径的被动重吸收占
1/3。

⽔的重吸收是被动的。

随着溶质的吸收，靠渗透作⽤通过紧密连接和跨上⽪途径进⼊细胞间隙→细胞间隙静⽔压↑→管周⽑细⾎管内静⽔压低，胶渗压⾼→⽔通过⼩管周围组织间隙进⼊⽑细⾎管。

（⼆）HCO3-的重吸收与H+的分泌
HCO3-的重吸收与H+的分泌密切相关→HCO3-的重吸收速度明显⼤于Cl-。

1.Na+-H+逆向交换：⼄酰唑胺可抑制碳酸酐酶的活性→Na+-H+↓→Na+和HCO3-的重吸收↓→NaHCO3、NaCl和⽔的排出↑→利尿。

2.通过管腔膜上的H+泵可将⼀部分H+分泌到管腔中。

（三）K+的重吸收
微穿刺实验表明：肾⼩球滤过的K+，67％在近端⼩管被重吸收，尿中的K+主要是由远曲⼩管和集合管分泌的。

近端⼩管对K+的吸收是个主动转运的过程。

⼩管液中浓度为4mmol/L，细胞中的浓度为150mmol/L。

机制不清。

（四）葡萄糖的重吸收
①原尿中葡萄糖的浓度与⾎糖浓度相等；②终尿中不含葡萄糖；
③葡萄糖的吸收部位仅限于近端⼩管，尤其是近曲⼩管；
④逆浓度差吸收。

1.机制：以继发性主动转运的⽅式重吸收。

①证明：灌流液中去掉葡萄糖等有机溶质→Na+的重吸收率↓；灌流液中去掉Na+，葡萄糖等有机溶质的重吸收将完全停⽌；钠泵被抑制，葡萄糖的重吸收也会受阻。

②在管周膜，葡萄糖以载体为中介，逆浓度差进⼊细胞。

2.肾糖阈和葡萄糖的吸收极限量：
近端⼩管对葡萄糖的重吸收有⼀定限度。

（1）肾糖阈：
尿中不出现葡萄糖的最⾼⾎糖浓度/尿中出现葡萄糖的最低⾎糖浓度。

①当葡萄糖的滤过量（肾⼩球滤过率×⾎浆葡萄糖浓度）达到220mg/min时（⾎浆葡萄糖浓度约180mg/100ml），有⼀部分肾⼩管对葡萄糖的吸收已达极限,尿中开始出现葡萄糖，达到肾糖阈。

②葡萄糖的滤过量＞220mg/min时，葡萄糖滤出的增加量＞尿中含糖量；葡萄糖的滤出量持续↑→葡萄糖滤出的增加量与尿中含糖量相互靠近。

（2）葡萄糖的吸收极限量：
①当⾎浆葡萄糖浓度达300mg/100ml时，葡萄糖滤过量为375mg/min，此时，全部肾⼩管对葡萄糖的吸收均已达到极限，即葡萄糖吸收极限量→尿葡萄糖排出率随⾎浆葡萄糖的浓度升⾼⽽平⾏增加。

②机制：与管腔膜上同向转运体的数⽬有关，不同肾⼩管重吸收能⼒不同。

③成年⼈肾的葡萄糖吸收极限量：男375mg/min，⼥300mg/min。

与近端⼩管Na+-葡萄糖同向转运体的数⽬有关。

（五）其它物质的重吸收和分泌
氨基酸、HPO42-、SO42-的重吸收机制与葡萄糖类似，只是载体蛋⽩不同⽽已。

正常时进⼊滤液的微量蛋⽩质通过肾⼩管上⽪细胞吞饮作⽤被重吸收。

代谢产物和进⼊体内的某些物质，如：青霉素、酚红和⼤多数利尿药等与⾎浆蛋⽩结合→不能通过肾⼩球→可在近端⼩管被主动分泌到⼩管液中。

⼆、髓袢中的物质转运
在髓袢约20％的Na+、Cl-和K+等物质被进⼀步重吸收，且髓袢升⽀粗段的NaCl重吸收在尿液稀释和浓缩机制中有重要意义。

1.微穿刺实验证明：髓袢升⽀粗段管腔内为正电位（+10mV）→该段的Cl-是逆电化学梯度被上⽪细胞吸收的。

2.微灌流实验表明：
①灌流液中不含K+→管腔内的正电位基本消失→Cl-的重吸收率很低→说明⼩管液中的K+和Cl-的重吸收有密切关系。

②钠泵抑制剂哇巴因抑制钠泵→Cl-的的转运受阻→钠泵的活动是Cl-重吸收重要因素。

3.NaCl的主动重吸收：Na+:2Cl-:K+的同向转运模式
①上⽪细胞基侧膜上钠泵将Na+由细胞内泵向组织间液→细胞内[Na+]↓→浓度梯度
② Na+:2Cl-:K+与管腔膜上同向转运体结合→同向转运体复合物→Na+携带2Cl-和K+顺电化学梯度⼊胞。

③去向不同：Na+由钠泵泵⾄组织间液；Cl-顺浓度梯度经管周膜上的Cl-通道进⼊组织间液；K+顺浓度差经管腔膜返回管腔，继续参与同向转运。

④2Cl-进⼊组织间液，K+返回管腔→管腔内出现正电位。

⑤由于管腔内出现正电位→Na+顺电位差从细胞旁路进⼊组织间液（不耗能的被动重吸收）。

4.该模式说明：
①通过钠泵的活动继发性主动重吸收了2Cl-；同时伴有2Na+的重吸收，其中1个为主动重吸收，1个被动重吸收，节省50％的能量。

②髓袢升⽀粗段对⽔通透性很低→⽔盐重吸收的分离，⽔留在⼩管内→⼩管液呈低渗，组织间液为⾼渗—利于尿液的浓缩和稀释。

③同向转运体对速尿、利尿酸等利尿剂很敏感，⼆者结合→抑制转运功能→管腔正电位消失→NaCl重吸收受抑制→⼲扰尿的浓缩机制→利尿。

三、远端⼩管和集合管的物质转运
对NaCl和⽔的重吸收，对K+和H+的分泌根据机体的⽔盐平衡状况来进⾏调节；抗利尿激素（⾎管升压素）－调节⽔的重吸收，醛固酮－调节Na+、K+的转运。

①远曲⼩管和集合管的上⽪细胞间隙的紧密连接对⼩离⼦通透性较低→Na+、Cl-和K+不易通过紧密连接回漏⾄⼩管腔内→管内外离⼦浓度和电位梯度⼤。

②远曲⼩管初段对⽔的通透性很低，仍主动重吸收NaCl，继续产⽣低渗⼩管液。

③ Na+在远曲⼩管的重吸收逆较⼤的电化学梯度－主动重吸收。

远曲⼩管的钠泵在肾单位中活性最⾼。

④在远曲⼩管初段，Na+是通过Na+-Cl-同向转运⼊胞的，然后由钠泵将Na+泵出细胞被重吸收⼊⾎；该同向转运体可被噻嗪类利尿药所抑制。

⑤远曲⼩管后段和集合管含两类细胞：
主细胞 (principal cell):主动重吸收Na+和⽔，分泌K+；通过管腔膜上的Na+通道，Na+顺电化学梯度⼊胞，然后由钠泵泵⾄细胞间液被重吸收。

闰细胞（intercalated cell）：主要分泌H+。

（⼀）K+的分泌：远曲⼩管和集合管
尿中K+的排出量视其摄⼊量⽽定，维持⾎K+浓度的相对恒定。

K+的分泌动⼒包括：
①Na+通过主细胞膜的Na+-ch进⼊细胞，再由基侧膜上的钠泵泵⾄细胞间隙→⽣电性，管腔内带负电位（-10～-40mV），成为K+从细胞内分泌⾄管腔的动⼒。

如：静脉内注射⼀定量的Na2SO4时，由于SO42-在肾⼩管中不易被吸收→负电位↑→K+的分泌↑。

②在远曲⼩管后段和集合管的主细胞内的[K+]明显⾼于⼩管液中，K+顺浓度梯度通过管腔膜上的K+-ch进⼊⼩管液。

③ Na+进⼊主细胞→刺激钠泵→更多的K+从细胞外液泵⼊细胞内→细胞内[K+]↑→促进K+分泌。

所以，K+的分泌与Na+的重吸收密切相关。

（⼆）H+的分泌：
近端⼩管：Na+-H+交换。

远曲⼩管和集合管：管腔闰细胞膜上的H+泵，逆电化学梯度的主动转运。

细胞内：CO2+H2O→H++HCO3-
①H+由H+泵泵⾄⼩管液，HCO3-从基侧膜回到⾎液中。

②H++HPO42-→H2PO4-（可滴定酸），H++NH3→NH4+，⼆者都不易通过管腔膜⽽留在⼩管液中→决定尿液的酸碱度。

（三）NH3的分泌：远曲⼩管和集合管
1. NH3的来源及转运：
①细胞代谢中，⾕氨酰胺脱胺→NH3
② NH3具有脂溶性，可通过细胞膜向⼩管周围组织间液和⼩管液⾃由扩散。

③扩散量取决于两种液体的pH值，⼩管液pH较低→NH3较易向⼩管液中扩散。

2.机制：
①H+→⼩管液→pH↓→利于NH3的分泌。

②⼩管液中H++NH3→NH4+→[NH3]↓→促进NH3的分泌。

③NaCl带来的Na+与H+交换⽽进⼊⼩管细胞，与HCO3-⼀同运回⾎。

所以，NH3的分泌促进了H+的分泌，也促进了NaHCO3的重吸收。

案例：
患者27岁，⼥性，3天前因车祸造成头部外伤⼊院，病情虽严重，但情况尚稳定。

脑部计算机断层扫描（CT）检查显⽰脑⽔肿，但⽆出⾎性脑病表现，⾎清电解质检查显⽰进⾏性⾼钠⾎症，尿检显⽰排除⼤量的稀释尿。

结果证实，该患者为⼀例头部外伤引起的中枢性尿崩症。

问题与思考：
在这种情况下，患者体内⾎管升压素⽔平发⽣怎样的改变？
急性期表现为多尿，在损伤后发⽣，⼀般持续4-5天，主要是因为损伤引起神经元休克，不能释放AVP，导致AVP降低。

中间期表现为少尿和尿渗透压增⾼，由AVP从变性神经元中溢出，使循环中AVP突然增多。

持续期表现为持续性多尿，AVP持续存在。

⾎管升压素对远端⼩管后半段和集合管的作⽤机制是什么？
⾎管升压素的⽣理作⽤：主要作⽤是提⾼远曲⼩管和集合管上⽪细胞对⽔的通透性，促进⽔分重吸收，使尿液浓缩，尿量减少。

此外，还能增强内髓集合管对尿素的通透性。

⾎管升压素（antidiuretic hormone，ADH），是由9个氨基酸残基组成的⼩肽，由下丘脑的视上核和室旁核的神经元合成，主要是提⾼远曲⼩管和集合管上⽪细胞对⽔的通透性，从⽽增加⽔的重吸收，使尿液浓缩，尿量减少（抗利尿）。

此外，⾎管升压素也能增加髓袢升⽀
粗段对NaCl的主动重吸收和内髓部集合管对尿素的通透性，从⽽增加髓质组织间液的溶质浓度，提⾼髓质组织间液的渗透浓度，有利于尿液浓缩。

⾎管升压素与远曲⼩管和集合管上⽪细胞管周膜上的V2受体结合后，通过G蛋⽩激活膜内的腺苷酸环化酶，使上⽪细胞中cAMP的⽣成增加；cAMP激活上⽪细胞中的蛋⽩激酶，激活的蛋⽩激酶使管腔膜的膜蛋⽩磷酸化⽽发⽣构型改变，促使管腔膜附近的含有⽔通道蛋⽩的⼩泡镶嵌在管腔膜上，增加管腔膜上的⽔通道，从⽽增加对⽔的通透性。

当⾎管升压素缺乏时，管腔膜上的⽔通道担保可在细胞膜的⾐被凹陷处集中，后者形成吞饮⼩泡进⼊胞浆，称为内移。

此时，管腔膜进⼊细胞内，就可调节管腔膜对⽔的通透性。

基侧膜则对⽔可⾃由通过，依次，⽔通过管腔膜进⼊细胞后可⾃由通过基侧膜进⼊⽑细⾎管⽽被重吸收。

⼈抗利尿激素第⼋位上为精氨酸，故称为精氨酸升压素。

抗利尿激素可使全⾝微动脉和⽑细⾎管前括约肌收缩，升⾼⾎压。

但在⽣理情况下，⾎中抗利尿激素浓度极低，对⾎管没有明显作⽤，只有在严重出⾎或⼤剂量使⽤时，⾎中抗利尿激素显著提⾼，才有缩⾎管作⽤。

临床上常做微⾎管出⾎（如肺出⾎、⼦宫出⾎等）时的⽌⾎药。

在⾎管升压素存在时⾃由⽔清除率如何变化？
⾎管升压素存在时肾⼩管吸收⽔分增加，体内⽔潴留，体液容量增加及稀释性低钠⾎症，为了维持细胞内外渗透压平衡，⽔分进⼊细胞内，造成细胞内⽔肿，特别脑细胞⽔肿更明显，导致⾃由⽔清除率降低、⽔潴留、低钠⾎症，低渗透压⾎压等⼀系列临床表现。

提⽰：本例患者为脑外伤引起的中枢性尿崩症。

⾎管升压素（VP），⼜被称为抗利尿素（ADH），是下丘脑的视上核和室旁核的神经元分泌的⼀种激素。

他在细胞体中合成，经下丘脑-垂体束运输到神经垂体储存，在收到特异性的刺激后释放出来。

VP与远曲⼩管和集合管上⽪细胞顶端膜上的VP受体（V2受体）结合后，通过G蛋⽩-腺苷酸环化酶-蛋⽩激酶A信号途径使细。