肾脏的功能课件.ppt

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1、肾脏的功能,概 述,泌尿研究简史机体的排泄途径：呼吸、汗腺、粪便、尿液肾脏的功能 1. 排出代谢产物和异物 2. 调节体水与电解质的平衡 3. 调节体内的酸碱平衡 4. 内分泌功能,肾 脏,（一）肾单位(nephron)和集合管,第一节肾脏的结构特点和血液循环,一、肾的功能解剖特点,肾单位,肾小体,肾小管,肾小球,肾小囊,近曲小管,降支粗段,髓袢细段,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,降支细段升支细段,髓袢,相关英文词汇,肾单位：nephron肾小体：renal corpuscle肾小管：r

2、enal tubule集合管：collecting duct肾小球：renal glomerulus肾小囊：renal capsule髓袢：Henles loop近球小管：proximal tubule远球小管：distal tubule,Friedrich Gustav Jakob Henle (1809 1885) aGermanphysician, pathologistandanatomist. http:/en.wikipedia.org/wiki/Friedrich_Gustav_Jakob_Henle,（二）皮质肾单位和近髓肾单位1、皮质肾单位（cortical nephron）

3、： 分布于外皮质和中皮质层，肾小体较小，髓袢较短，只达外髓质层，入球A口径大于出球A，比例可达2：1。水代谢 (猪 85%)2、近髓肾单位（juxtamedullary nephron）： 位于靠近髓质的内皮质层，肾小球较大，髓袢长，可深入到内髓质层，入球A口径与出球A口径无明显差别。尿浓缩（羊 70%）,动物水代谢越强，其皮质肾单位数越多。反之则近髓肾单位数多。,（三）肾小球旁器 近球小体 (juxtaglomerular apparatus): 主要分布于皮质肾单位,1. 球旁细胞(近球细胞，juxtaglomerular cell)： 是一种牵张感受器，合成和分泌肾素(renin)2.

4、球外系膜（间质）细胞 (extraglomerular mesangial cell)：吞噬功能3. 致密斑(macula densa) ： 远曲小管液钠离子浓度感受器,二、 肾血液循环及其调节,1、血液供应极丰富：1200ml/min 占心输出量的1/5 1/4 左右。2、血液分布不均： 皮质 94%；外髓 5-6%；内髓 1%3、形成两次毛细血管网，血压差异大：肾小球（利于滤过）和肾小管周围（利于重吸收）4、直小血管成袢状与髓袢相伴：近髓肾单位的出球小动脉,（一）肾的血液循环特点,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

5、细血管网 肾小管毛细血管网 出球小动脉,（二） 肾血流量的调节,1、自身调节: 使肾血流量与肾脏泌尿机能相适应。,动脉血压: 80 -180 mmHg, 肾血流量相对恒定。,“肌源学说 ”：,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 180 mmHg 平滑肌已达收缩极限,80 mmHg 以下，180 mmHg以上：* 肾血流量随动脉血压的变化而变化。,肾血流,GFR,动脉血压(mmHg),血流量(ml /min/g肾重),肾交感N,近球细胞,肾素,血管紧张素,肾血管 收缩,肾血流量,NE、E血管紧张素血管升压素,前列腺素

6、NO缓激肽等,（+）,（）,2、神经体液调节,NE,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。,第二节 肾小球的滤过作用,一、滤过膜及其通透性二、有效滤过压三、影响肾小球滤过的因素,一、滤过膜及其通透性,1、滤过膜的组成filtration membraneA. 肾小球毛细血管内皮B. 基膜C. 肾小囊脏层上皮细胞,2、滤过膜的通透性,1）机械屏障作用,滤过膜阻止分子量70000、有效半径4.2nm的大分子物质滤过。,2）电学屏障作用滤过膜的三层中

7、，每层都有带负电的糖蛋白。阻止带负电的物质通过。血浆白蛋白带负电荷，因此很难通过滤过膜。,二、有效滤过压（effective filtration pressure, EFP）肾小球滤过作用发生的动力，即滤过膜两侧的压力差，称为肾小球的有效滤过压。,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）,*毛细血管血压：（1）压力较高6.0kP（45mmHg）（2）入球端与出球端几乎相等,*囊内压：1.3kP（10mmHg）,*血浆胶体渗透压：入球端：3.3kP（25mmHg）出球端：4.7kP（35mmHg）,*入球端 EFP=45-(25+10)

8、=10(mmHg),*出球端 EFP=45-(35+10)=0(mmHg),* 在血液流经肾小球毛细血管时，不断生成滤过液，血浆蛋白浓度就会逐渐增加，血浆胶体渗透压也随之升高。因此，有效滤过压也逐渐下降。当有效滤过压下降到零时，达到滤过平衡, 滤过停止。,比较组织液的形成*组织液的生成和影响因素： 有效滤过压=（毛细血管压 + 组织胶体渗透压） -（血浆胶体渗透压 + 组织静压力）。 有效滤过压0时则有组织液生成, 否则组织液被重吸收。,原尿：肾小球滤液，除蛋白质含量极少外，其它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： 进入肾小管的原尿。终尿：小管液在流经肾小管和集

9、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。,肾小球滤过率与滤过分数,1、肾小球滤过率（glomerular filtration rate, GFR）,单位时间内（min）两肾生成的超滤液量。50kg 猪100ml/min,一昼夜超滤液量=144L正常人一昼夜超滤液量=180L,滤过率 = 有效率过压Kf,Kf：滤过系数(滤过膜的面积 及其通透性的状态),2、滤过分数（filtration fraction, FF）,肾小球滤过率与肾血浆流量的比值,正常值：0.180.20,表明：流经肾脏的血浆约1/5形成原尿,三、影响肾小球滤过的因素,1、有效滤过压 （1）肾小球毛细血管压

10、（2）囊内压：输尿管结石、肿瘤压迫等 （3）血浆胶体渗透压：,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,肾小球肾炎,血尿,蛋白尿,2、滤过膜,（1）通透性 (permeability),滤过膜结构受损,通透性,机械屏障作用,红细胞进入滤液,带负电糖蛋白,电学屏障作用,通透性,血浆白蛋白进入滤液,（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）,主要影响滤过平衡的位置,3、肾血浆流量,只有从入球小动脉端到滤过平衡这一段才有滤过作用。滤过平衡越靠近入球小动脉端，有效滤过面积就越小，肾小球滤过率就低。,肾血浆

11、流量加大，肾小球毛细血管内血浆胶体渗透压的上升速度减慢，滤过平衡就靠近出球小动脉端，肾小球滤过率将随之增加。,第三节 肾小管和集合管的重吸收与分泌作用,一、肾小管和集合管的物质转运方式二、肾小管和集合管的重吸收作用三、远球小管和集合管的分泌与排泄,一、肾小管和集合管的物质转运方式,重吸收：肾小管上皮细胞将水和溶质从肾小管液中转运至血液中。分泌：肾小管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液中。转运方式：被动转运、主动转运转运途径：跨细胞、旁细胞,肾小管与集合管的转运方式,1、被动转运：扩散、渗透、易化扩散。,2、主动转运,原发性主动转运,继发性主动转运,同向转运 （cotransp

12、ort）： 是指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的转运；,逆向转运 （antiport）: 是指两种物质与细胞膜上的逆向转运体又称交换体结合，以相反方向通过细胞膜的转运。,重吸收: 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。,二、肾小管与集合管的重吸收,微绒毛或刷状缘（Microvilli orBrush border）,各种物质重吸收部位,部位 水的重吸收近球小管 65-70%髓袢 10%远球小管 10%集合管 10-20%,各种物质的重吸收全部：葡萄糖, 氨基酸大部：67%水，Na+, K+, Cl-, 85% HCO3-

13、部分：硫酸盐，尿素，尿酸部分：Na+, Cl-，水部分：Na+, HCO3-，水部分：水，钠盐，尿素,（一）葡萄糖和氨基酸的重吸收（重要）,在近球小管（尤其前半段）全部重吸收。继发性主动转运。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的限度。血糖 160180mg/100ml,尿中见糖,肾糖阈(renal glucose threshold)：尿中不出现葡萄糖时的最高血糖浓度。,葡萄糖吸收极限量：约300mg/min同各转运体的结合位点达饱和时,葡萄糖吸收极限量,氨基酸的重吸收,与葡萄糖重吸收机制相同肾小管对各种AA的重吸收速度具有选择性：如H、I和W较易，而G、R和K吸收较困

14、难,蛋白质的重吸收,滤液中微量蛋白质,肾小管上皮细胞吞饮作用,重吸收,（二）Na+、Cl-、H2O的重吸收,1、近球小管前半段： Na+的重吸收机制： Na+和葡萄糖、氨基酸同向转运 H+-Na+交换 水被动重吸收,2、近球小管后半段：Na+与Cl-通过细胞旁路被动重吸收 H+-Na+交换Cl-HCO3-逆向转运体,3、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。,4、远球小管后段和集合管：,含两类细胞：主细胞和闰细胞 闰细胞：主要分泌H+ 主细胞：重吸收钠和水，分泌钾

15、,（Na+主动重吸收）,* 在远曲小管和集合管水的重吸收量随着体内水的出入情况而变化，受抗利尿激素调节。 * Na+、K+的转运受醛固酮的调节。,（三）K+的重吸收,65-70%在近球小管重吸收。是一个主动过程。25-30%在髓袢重吸收，远球小管可重吸收钾，亦可分泌钾。,K+是唯一既可被肾小管重吸收，又能被分泌的离子。,（四）HCO3-重吸收80-85%在近球小管重吸收以CO2的形式进行,三、肾小管和集合管的分泌与排泄,分泌：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：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。,2、H+的分泌：,（1）在近曲

16、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) 在远曲小管和集合管,闰细胞(暗细胞)分泌 H+逆电化学梯度的主动转运,2、K+的分泌,在远曲小管和集合管K+的分泌与Na+的主动重吸收（互相促进）有密切关系，是顺电化学梯度的被动过程。,K+的进出平衡,肾小球滤液中K+2/3在近球小管重吸收肾主要排出粪便占排出量的10%食物不含钾，尿中仍含有少量钾多进多排，少进少排，不进也排,3、NH3的分泌,主要发生在远曲小管和集合管的上皮细胞。对维持血浆 NaHCO3的浓度，进而维持酸碱平衡起重要作用。 泌NH3与泌H+相互

17、促进。,4、其它物质的排泄,肌酐、对氨基马尿酸、青霉素、酚红、大部分利尿药都能由肾小管排泄。,尿液渗透压,血浆渗透压(300mOsm/kgH2O),浓缩尿,稀释尿,=,等渗尿,正常情况下 : 不同程度浓缩尿饮水过多 : 不同程度稀释尿肾功能损害时 : 排出等渗尿,第四节 尿液的浓缩和稀释,一、浓缩尿和稀释尿,二、浓缩尿和稀释尿是如何形成的？,1、 肾髓质的高渗梯度2、 形成肾髓质高渗梯度的结构基础：近髓肾单位的髓质部分有两套“ U ”形结构。 （1）髓袢的降支和升支 （2）“ U”形直小血管3 、髓质渗透压梯度的形成机制：各段肾小管对水、 NaCl和尿素的通透性不同。,逆流倍增作用,逆 流 倍

18、 增 模 型,髓袢降支,髓袢升支,集合管,髓袢、集合管的排列与上述模型相似。,抗利尿激素,从全过程看： 外髓部(主动)： 髓袢升支粗段NaCl主动重吸收(始动) 内髓部(被动)： *内髓集合管顺浓度差扩散出的尿素 （尿素的再循环） *髓袢升支细段顺浓度差扩散出的NaCl,4.肾髓质渗透压梯度的保持 逆流交换作用,U形直小血管的作用,5. 尿液浓缩和稀释的过程（1）尿液的浓缩（2）尿液的稀释,小 结：1.从髓质渗透梯度形成的全过程来看，髓袢和集合管各段对水、 Na+ 、 Cl-、尿素的通透性不同是最根本的基础。2. 髓袢升支粗段对Na+和Cl-的主动重吸收是髓质渗透梯度建立的主要动力，而尿素的再

19、循环是维持髓质渗透梯度的物质基础。3. “U”形直小血管的逆流交换系统和与肾小管间的物质交换也是髓质渗透梯度维持主要因素。,第五节 肾脏泌尿功能的调节,肾内自身调节,神经调节交感神经系统,体液调节,肾小管液中的溶质浓度 球-管平衡,抗利尿激素肾素-血管紧张素-醛固酮系统心房钠尿肽,一、肾内自身调节,1、小管液中溶质的浓度:,渗透性利尿：,2、球-管平衡,近球小管重吸收率,肾小球滤过率,=,65 70%,“定比重吸收”,生理意义：使终尿量不会因肾小球滤过率 的增减而出现大幅度变动。,二、神经调节,三、体液调节,(一) 抗利尿激素 (antidiuretic hormone, ADH) 血管升压素

20、 (vasopressin, VP),下丘脑,视上核室旁核,分泌,下丘脑-神经垂体束,神经垂体(储存),释放入血,远曲小管 集合管,内髓部集合管,促进水重吸收,促进NaCl 重吸收,加强尿素 通透性,髓袢升支粗段,提高组织间液溶质浓度,尿量,尿液浓缩,1、分泌和作用,大量出汗严重呕吐 腹 泻,机体失水,血浆晶体渗透压,ADH分泌释放,肾脏重吸收水,尿量,保留体内水,大量饮清水,排出多余水,osmorecepter,2、影响ADH（抗利尿激素）分泌与释放的因素,（1）血浆晶体渗透压的改变,（）,（）,水利尿,血量,左心房受到 牵张刺激,容量感受器,迷走传入冲动,下丘脑-神经垂体系统,ADH,尿量

21、,体内水,血量,大失血,（）,（）,（+）,（）,（+）,（）,(2) 循环血量的改变,动脉血压,颈 动 脉 窦压力感受器,窦 神 经传入冲动,ADH,尿量,痛 刺 激 情绪紧张血管紧张素,弱冷刺激心房利尿肽,ADH,尿量,(3)其他因素,3、ADH的作用机制：（1）集合管细胞的管腔侧膜对水不通透（2） ADH作用于管周侧膜，增加管腔侧膜 对水的通透性（3） cAMP作为第二信使（4） 管周侧膜有ADH受体，与ADH结合后促进cAMP产生，cAMP激活蛋白激酶，从而改变管腔侧膜对水的通透性，同时可增加钠离子和尿素的通透性。,2003-NP化学奖,下丘脑病变,累及下丘脑-神经垂体系统,ADH,尿

22、量(30 35L/日),“尿崩症”,（二）肾素-血管紧张素-醛固酮系统（renin-angiotensin-aldosterone system）,1、系统的组成,肝脏,血管紧张素原,血管紧张素(10肽),血管紧张素(8肽),血管紧张素(7肽),肾 素(蛋白水解酶),球旁器中 球旁细胞,肾上腺皮质球状带细胞,醛固酮,转换酶(肺组织),血管紧张素酶A,血管紧张素,1.刺激醛固酮的合成 与分泌2. 刺激近球小管对 NaCl的重吸收3. 刺激ADH的释放,2、血管紧张素和醛固酮的作用,远曲小管和集合管的主细胞,醛固酮,重吸收Na+ 排出K+,“保Na+ 、保水、排K+”,3、醛固酮的作用机理,血管紧

23、张素（、）, 血K+浓度 血Na+浓度,肾上腺皮质球状带,醛固酮分泌,肾素,4、影响醛固酮分泌的因素,(2)交感神经和儿茶酚胺的作用,(3)动脉血压下降和肾血流量下降,调节肾素分泌的因素,(1)与两种感受器有关：, 入球小动脉处的牵张感受器, 致密斑感受器,（三）心钠素(cardionatrin)心房钠尿肽( atrial natriuretic peptide, ANP）,心房肌细胞合成释放，28个氨基酸残基构成。,http:/www.the-aps.org/mm/Membership/Living-History/DeBold/AdolfodeBold.html,Adolfo de Bol

24、d(1942- ),心钠素,抑制集合管重吸收 NaCl,入球小动脉舒张,肾血浆流量 GFR,抑制肾素分泌,抑制醛固酮分泌,抑制ADH分泌,体内细胞外液量,调节水盐平衡,促进NaCl和水的排出,作用：,尿液成分：水 95-97%溶质 3-5% 电解质：Na+ 、K+ 、Cl- 非蛋白含氮化合物：尿素等,尿的比重：1.015-1.025尿的渗透压: 血浆渗透压尿的颜色:淡黄尿的pH：5.0-7.0 素食呈碱性,第六节 尿的排放,一、基本性质,二、膀胱与尿道的神经支配,尿量(500ml),膀胱内压(10cmH2O),膀胱壁压力感受器,盆N传入冲动,脊髓排尿中枢 (腰骶部),大脑皮层排尿中枢,盆N传出

25、冲动 (副交感N)腹下N传出冲动 (交感N)阴部N传出冲动 (躯体N),膀胱逼尿肌收缩内括约肌舒张,外括约肌舒张,排尿,(+),(),(+),三、排尿反射,膀胱内尿量很少 (10余ml),排尿反射,排尿次数,(尿频),膀胱炎症(充血 水肿),刺激膀胱壁,膀胱壁敏感性,腰骶部脊髓受损,低位中枢功能障碍,反射活动,膀胱中尿液不能排出,尿潴留,Lin W et al. Am J Pathol.2011;178(3):1233-44,脊髓受损(截瘫),低位中枢与高位中枢失去功能联系,排尿失控 (尿失禁),第七节：肾脏的其它功能一、肾脏对酸碱平衡的调节（一）肾小管泌氢活动与氢钠离子交换NaHCO3重吸收）,1、肾小球滤液中NaHCO3的重吸收2、尿的酸化3、氨的分泌和铵盐的排出,（二）影响肾小管泌氢活动的因素1、血浆CO2分压：二氧化碳升高，泌氢活动增加2、肾小管细胞钾离子分泌升高，泌氢活动 下降,二、活化维生素D3三、促进红细胞的生成：可分泌促红细胞 生成因子四、调节动脉压：？,思考题, 简述尿生成的过程。 分析影响肾小球滤过的因素。 肾髓质渗透梯度是如何形成的？ 简述尿的浓缩与稀释过程。 试述抗利尿素激素的作用及其分泌的调节。 试述醛固酮的作用及其分泌的调节。 大量饮水后尿量有何变化，为什么？ 大量失血后尿量有何变化，为什么？,