生理学第八章 尿的生成和排泄

第八章尿的生成和排出作者 : 李春凌单位 : 中山大学中山医学院目录第一节 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 尿的排放重点难点熟悉了解掌握肾小球的滤过功能：肾小管滤过率、滤过分数、有效滤过压；决定和影响肾小球滤过的因素；肾小管重吸收的有限性；肾单位不同部分（近端、髓袢、远端）的重吸收和分泌；肾髓质高渗梯度形成原理；直小血管的作用；尿液的浓缩和稀释过程及其影响因素；肾脏泌尿功能的调节滤过膜及其通透性；肾小管重吸收特征和方式；逆流交换与逆流倍增作用；血浆清除率的意义肾脏的结构及功能概要；膀胱与尿道的神经支配；排尿反射（膀胱容量和膀胱内压的关系；神经系统损害引起的排尿异常）第一节肾的功能解剖和肾血流量1. 肾单位 （nephron）（一）肾脏的功能单位-肾单位一、肾的功能解剖人体每个肾脏有100万个肾单位，不能再生，40岁以后，功能性肾单位每10年大约减少10％髓袢降支粗段髓袢降支细段近曲小管肾小球（毛细血管球）肾小囊（内层、囊腔、外层）髓袢升支细段髓袢升支粗段肾小体肾小管远曲小管髓袢近端小管远端小管肾单位肾单位示意图2. 集合管远曲小管与集合管相连接。

集合管不在肾单位内。

8～10个皮质集合管→髓质集合管→大的集合管→经肾乳头→肾盂每个肾脏大约有250个很大的集合管， 每个大的集合管收集大约4000个肾单位来的尿液3. 皮质肾单位与近髓肾单位皮质肾单位近髓肾单位数量多（85%～90%）少（10%～15%）体积较小较大髓袢长度短长动脉口径A入:A出=2:1A入:A出=1:1出球小动脉形成小血管管周毛细血管管周毛细血管+直小血管皮质肾单位与近髓肾单位的区别（二）球旁器主要分布在皮质肾单位1．球旁细胞（juxtaglomerular cell）入球小动脉中膜内的肌上皮样细胞。

细胞内有分泌颗粒，内含肾素2.致密斑（macula densa）位于远曲小管起始部。

感受小管液中NaCl含量的变化，将信息传递至球旁细胞，调节肾素分泌，从而调节尿量的生成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具有吞噬功能的细胞肾小球、肾小囊微穿刺和球旁器示意图（三）滤过膜的构成Array 1. 内层 毛细胞血管内皮细胞层细胞上有许多直径为70～100nm的小孔，称为窗孔。

水、小分子溶质可自由地通过。

带负电荷2. 中间层 毛细血管基膜含有IV型胶原、层粘连蛋白和蛋白多糖等成分，带负电荷，厚度超过300nm3. 外层 肾小囊脏层上皮细胞层，又称足细胞滤过膜结构示意图 足细胞的足突相互交错，形成裂隙（slit）（三）滤过膜的构成1. 分子量大小的选择性滤器（机械屏障）Ø分子量<6000，有效半径<2.0nm，带正电或电中性的物质可完全通过Ø分子量>69000，有效半径>4.2nm不能滤过Ø葡萄糖glucose（180）可通过Ø白蛋白albumin（69000）不能通过2. 分子电荷的选择性滤器（电学屏障）滤过膜各层上带负电的物质（主要为糖蛋白）构成了滤过的电学屏障，限制负电荷的滤过分子半径和所带电荷不同对右旋糖酐滤过能力的影响（四）肾脏的神经支配肾交感神经主要由脊髓的胸12至腰2节段发出，其节前纤维进入腹腔神经节和主动脉、肾动脉部的神经节；节后纤维与肾动脉伴行，由肾门进入肾内Ø副交感神经在肾脏的分布和功能尚不清楚Ø肾交感神经球旁细胞肾素的释放肾小管肾小管的重吸收肾血流量肾小球滤过率 肾动脉NANANA NA：去甲肾上腺素（五）肾脏的血液供应及肾血流量的特点正常成人安静时每分钟约有1200ml血液流经两肾，相当于心输出量的22％。

其中约94%的血液供应皮质层；6%的血液供应髓质两套毛细血管床：肾小球毛细血管和肾小管管周毛细血管，串联Ø 肾小球毛细血管血压高，引起快速液体滤过Ø肾小管管周毛细血管血压低，使液体迅速地被重吸收腹主动脉→肾动脉→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→出球小动脉→肾小管管周毛细血管→小叶间静脉→弓形静脉→叶间静脉→肾静脉（一）肾血流量的自身调节二、肾血流量的特点及其调节Ø 灌注压20～70mmHg时，肾血流量随肾动脉压升高而升高Ø 灌注压70～180mmHg时，肾血流量相对稳定在一个水平不变Ø 灌注压>180mmHg时，肾血流量又随肾动脉压升高而升高关于肾血流量自身调节的机制，两个学说：（1）肌源学说：肾脏小动脉血管平滑肌的特性决定（2）管-球反馈：小管液流量的变化影响肾血流量和肾小球滤过率（二）肾血流量的神经和体液调节肾血流量和肾小球滤过率与动脉血压的关系第二节肾小球的滤过功能一、肾小球的滤过作用（一）肾小球滤过液的成分肾小球滤过是指血液流经肾小球毛细血管时，除蛋白质外，血浆中其余成分均能被滤过进入肾小囊腔内生成超滤液（ultrafiltrate）用微穿刺方法获取肾小囊腔超滤液，结果表明其成分，除蛋白质外，其余成分浓度、渗透压及酸碱度与血浆非常接近，是血浆的超滤液一、肾小球的滤过作用（二）肾小球滤过率和滤过分数Ø肾小球滤过率（glomerular filtration rate，GFR）是指单位时间内（每分钟）两肾生成的超滤液量。

体表面积为1.73m2的个体，GFR约为125ml/minØ滤过分数（filtration fraction，FF）是指肾小球滤过率与肾血浆流量的比值，即被肾小球滤过的肾血浆流量的部分据测定肾血浆流量约为 660 ml/min，则滤过分数为（125/660）×100%＝19％（三）有效滤过压（effective filtration pressure, EFP）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）肾小球有效滤过压示意图（三）有效滤过压（effective filtration pressure, EFP）当血液从入球小动脉端流向出球小动脉端时，由于不断生成超滤液，血浆中蛋白质浓度逐渐升高，滤过的阻力逐渐增大，有效滤过压逐渐减小。

当滤过阻力等于滤过动力时，有效滤过压降为零，称为滤过平衡（filtration equilibrium）肾小球毛细血管血压、血浆胶体渗透压和囊内压对肾小球有效滤过压的影响二、影响肾小球滤过的因素（一）肾小球毛细血管滤过系数（filtration coefficient，K f）肾小球滤过膜的有效通透系数和滤过面积（二）有效滤过压1.肾小球毛细血管血压Ø全身动脉血压在70～180mmHg波动时，肾血流量存在自身调节，相对稳定，GFR变动不大Ø 超出这一范围的变化，动脉血压升高，肾小球毛细血管血压升高，GFR↑；动脉血压降低，肾小球毛细血管血压下降，GFR↓，动脉血压降至 40～50 mmHg 以下，GFR会降至零，将导致无尿二、影响肾小球滤过的因素（二）有效滤过压1.肾小球毛细血管血压Ø入球小动脉收缩，入球小动脉阻力增加，GFR减少Ø出球小动脉中度收缩时，出球小动脉阻力增加，肾小球毛细血管血压升高， GFR轻度增加2. 肾小囊囊内压Ø正常情况下比较稳定Ø肾盂或输尿管结石、肿瘤压迫等引起输尿管阻塞时，逆行性压力升高，囊内压升高，肾小球滤过率降低3. 血浆胶体渗透压正常情况下变化不大，如肾炎，全身血浆蛋白↓→血浆胶渗压↓→有效滤过压↑→GFR↑（三）肾脏血浆流量的变化Ø肾血浆流量↑→肾小球毛细血管中血浆胶体渗透压上升的速度减缓→滤过平衡点向出球小动脉端移动→有效滤过面积↑→GFR↑；反之亦然Ø肾交感神经强烈兴奋引起入球小动脉阻力明显增加时（如剧烈运动、大失血、缺氧和中毒性休克等），肾血流量和肾血浆流量明显减少，肾小球滤过率也显著降低第三节肾小管和集合管的物质转运功能一、肾小管和集合管中物质转运的方式1. 肾小管和集合管重吸收量大并具有高度选择性Ø 肾小管和集合管的重吸收（reabsorption）是指小管液中的成分被上皮细胞转运返回血液的过程Ø 肾小管和集合管的分泌（secretion） 是指上皮细胞将一些物质经顶端膜分泌到小管液的过程Ø 排泄（excretion）是指机体将代谢产物、进入机体的异物以及过剩的物质排出体外的过程一、肾小管和集合管中物质转运的方式1. 肾小管和集合管重吸收量大并具有高度选择性Ø重吸收量大：两肾生成的超滤液可达180L/d，而终尿量仅约1.5L/d，约99%的水被肾小管和集合管重吸收Ø高度选择性重吸收：小管液中的葡萄糖和氨基酸全部被重吸收，Na+、Ca2+和尿素等可不同程度地被重吸收，而肌酐、H+和K+等则可被分泌到小管液中而排出体外2. 物质转运方式（1）被动转运：是指不需由代谢直接供能，物质顺电化学梯度通过上皮细胞的过程。

浓度差和电位差（电化学差）是溶质被动重吸收的动力（2）主动转运：是指需要由某种代谢来提供能量的跨膜物质转运，使物质逆电化学梯度移动Ø原发性主动转运：ATP水解直接供能，包括质子泵、钠泵和钙泵转运等Ø继发性主动转运：间接由Na +泵供能，通过转运体与Na +的转运相耦联Ø蛋白质的重吸收：胞饮，需要消耗能量细胞旁通路与跨细胞通路二、肾小管和集合管中各种物质的重吸收与分泌（一）Na+、Cl-和水的重吸收Ø原尿Na+约有500g /d，终尿Na+约有3～5g /d, 99% Na +回收Ø重吸收的部位和比例•近端小管：占滤过量65%～70%•髓袢：20%•远曲小管和集合管：12%生理学（第9版）Na +-H +逆向转运Na +泵主动重吸收Na +跨细胞途径被动重吸收（顺电位梯度）ØNa +的重吸收方式──以主动重吸收为主Ø水的重吸收方式──被动重吸收，水通道蛋白1（aquaporin 1，AQP1）直接参与ØNa +和水的重吸收使细胞间隙内静水压升高，促使Na +和水进入相邻毛细血管，并有回漏至小管腔现象ØNa +的重吸收是近端小管重吸收各种溶质和水的主要驱动力1. 近端小管（1）近端小管的前半段Na +与葡萄糖、氨基酸同向转运Na +-H +逆向转运主动重吸收近端小管的物质转运示意图生理学（第9版）Cl -的重吸收方式──被动重吸收 （顺浓度梯度，顺电位梯度）Cl - 阴离子逆向转运Cl -细胞途旁径被动重吸收（2）近端小管的后半段1. 近端小管近端小管的物质转运示意图2. 髓袢（1）髓袢降支细段对水通透：被动重吸收水，AQP1参与对溶质通透性差：NaCl浓度逐渐升高（2）髓袢升支细段对水不通透，被动重吸收Na+、 Cl-髓袢降支细段对水和尿素的重吸收机制示意图（3）髓袢升支粗段对水不通透，主动重吸收Na + 、 Cl - 、K + （25%），Ⅱ型Na +-K +-2Cl -同向转运体（NKCC2）抑制剂为呋塞米和依他尼酸（强利尿）① 上皮细胞基侧膜上的泵是维持细胞内低 Na +浓度的动力，有助于Na +的重吸收② 升支粗段中Na +通过上皮细胞的顶端膜上同向转运体NKCC2，同向转运1个Na + 、1个K +和2个Cl -③ 进入细胞内的Na + 通过基底侧膜中的钠泵泵至组织间液，Cl -由浓度梯度经管周膜中的氯通道进入组织间液，而K +则顺浓度梯度经顶端膜返回小管液中，并使小管液呈正电位④ K + 返回小管内造成小管液呈正电位，使小管液中Na + 、K +和Ca 2+等正离子经细胞旁途径被动重吸收髓袢升支粗段对Na +和Cl -的重吸收机制示意图3. 远曲小管对水仍不通透，通过上皮细胞顶端膜存在Na+-Cl-同向转运体（NCC），主动重吸收NaCl。