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1、第八章 尿的生成和排出,肾脏,输尿管,膀胱,尿道,内容提要,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,肾脏的功能1、泌尿功能 正常人尿量 12L/24h，平均1.5L/24h。多尿：每日尿量2.5L 少尿：每日尿量0.40.5L 无尿：每日尿量0.1L,概 述,2、分泌生物活性物质:肾素、前列腺素、活性维生素D3、促红细胞生成素（EPO）,排除机体的大部分代谢终产物以及进入 体内的异物；调节细胞外液量和渗透压；调节水、电解质、酸碱平衡。,肾脏泌尿功能的意义,尿生成
2、的基本过程,(1)肾小球的滤过(2)肾小管和集合管的重吸收(3)肾小管与集合管的分泌,第一节 肾的功能解剖和肾血流量,一、肾的功能解剖,泌尿系的组成,肾单位是肾的基本功能单位，它与集合管共同完成泌尿功能。每个肾单位包括肾小体和肾小管部分。,（一）肾单位的构成,集合管不包括在肾单位内，但在功能上和远球小管密切相关，它在尿生成过程中，特别是在尿液浓缩过程中起着重要作用，每一集合管接受多条远曲小管运来的液体。许多集合管又汇入乳头管，最后形成的尿液经肾盏、肾盂、输尿管而进入膀胱，由膀胱排出体外。,肾单位的分类,肾单位按其所在部位不同，可分为皮质肾单位和近髓肾单位（髓旁肾单位）两类。,两类肾单位比较,(
3、二)球旁器,球旁细胞,致密斑,球外系膜细胞（间质细胞）,入球小动脉,出球小动脉,1.球旁细胞:内含分泌颗粒，分泌肾素 2.球外系膜细胞：吞噬和收缩功能3.致密斑:感受小管液中Na+的变化，调节肾素释放。,球旁器的功能,（三）滤过膜的构成,滤过膜示意图,滤过膜的三层结构：组成机械屏障 内皮细胞上的小孔（窗孔70-90nm）防止血细胞通过。基膜：是主要的屏障。微纤维网的网孔（2-8nm）允许水和部分溶质通过。肾小囊的上皮细胞：滤过裂隙膜上有直径4-14nm的孔，是滤过的最后一道屏障。,1.窗孔：7090nm,2.网孔28nm,滤过能力决定于:滤过物的分子量与 所携带的电荷。,3.滤过裂隙膜：,人体
4、两侧肾全部肾小球毛细血管总面积估计在1.5m2以上，这样大的滤过面积有利于血浆的滤过。在急性肾小球肾炎时，有效滤过面积也因而减少，导致肾小球滤过率降低，结果出现少尿以致无尿（每昼夜尿量不到100ml）。,不同物质通过肾小球滤过膜的能力决定于被滤过物质的分子大小及其所带的电荷。一般来说，有效半径小于2.0nm的物质，如葡萄糖（分子量180）的有效半径为0.36nm，它可以被完全滤过。有效半径大于4.2nm的大分子物质，如血浆白蛋白（分子量约69000）则几乎完全不能滤过。有效半径介于葡萄糖和白蛋白之间的各种物质，随着有效半径的增加，它们被滤过的量逐渐降低。,注：滤过能力（filterabilit
5、y）值为1.0表示该物质可自由滤过，0则表示不能滤过,用带不同电荷的右旋糖酐进行实验观察到，即使有效半径相同，带正电荷的右旋糖酐较易通过，带负电荷的右旋糖酐则较难通过。,肾交感神经主要从胸12至腰2脊髓发出，其纤维经腹腔神经丛支配肾动脉、肾小管和释放肾素的球旁细胞。肾交感神经末稍释放去甲肾上腺素，调节肾血流量、肾小球滤过率、肾小管的重吸收和肾素释放。至今未发现肾有副并感神经支配。,（四）肾的神经支配和血管分布,肾脏血管分布及血液供应,肾脏血液分布的特点：有两套相互串联的毛细血管网。肾小球毛细血管网，压力高，有利于肾小球的滤过；肾小管周围毛细血管网，压力低，有利于肾小管的重吸收。,肾脏血液供应,
6、动画,肾的血液供应很丰富，但分布不均。正常成人安静时每分钟有1200ml血液流过两侧肾，其中约94%的血液分布在肾皮质层，5%-6%分布在外髓，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。,二、肾血流量的特点及其调节,（一）肾血流量的自身调节 肾血流量的自身调节表现为动脉血压在一定范围内变动时，肾血流量仍然保持相对恒定。离体肾实验观察到，当肾动脉的灌注压（相当于体内的平均动脉压）由2.7kPa(20mmHg)提高到10.7kPa(80mmHg)的过程中，肾血流量将随肾灌注压的升高而成比例地增加；而当灌注压在10.7-24kPa(80-180mmHg)范围内变动时，肾血流量又将随
7、灌注压的长高而增加。,自身调节机制(了解),关于自身调节的机制，目前用肌源学说和管-球反馈来解释。肌源学说认为，当肾灌注压增高时，血管平滑肌因灌注压增加而受到牵张刺激，这使得不滑肌的紧张性加强，血管口径相应地缩小，血流的阻力便相应地增大，保持肾血流量稳定；而当灌注压减小时则发生相反的变化。在10.7kPa(80mmHg)以下和24kPa(180mmHg)以上时，肾血流量的自身调节便不能维持，肾血流量将随血压的变化而变化。只有在10.7-24kPa(80-180mmHg)的血压变化范围内，入球小动脉平滑肌才能发挥自身调节作用，保持肾血流量的相对恒定。如果用罂粟碱、水合氯醛或氰化钠等药物抑制血管平
8、滑肌的活动，自身调节便消失。,管-球反馈(tubulogomerular feedback)是指当肾血流量和肾小球滤过率增加时，到达远曲小管致密斑的小管液的流量增加，致密斑将此信息反馈至肾小球，使肾血流量和肾小球滤过率恢复至正常。相反，当肾血流量和肾小球滤过率减少时，流经致密斑的小管液的流量就下降，致密斑将信息反馈至肾小球，使肾血流量和肾小球滤过率增加至正常水平。这种小管液流量变化影响肾血流量和肾小球滤过率酌现象称为管球反馈。通过肾血流量自身调节，使肾小球滤过率不会因血压波动而改变，从而维持肾小球滤过率相对恒定。,肾交感神经活动加强时，引起肾血管收缩，肾血流量减少。肾上腺素与去甲肾上腺素都能使
9、肾血管收缩，肾血流量减少。血管升压素和血管紧张素等也能使肾血管收缩；前列腺素可使肾血管扩张。在通常情况下，在一般的血压变化范围内，肾主要依靠自身调节来保持血流量的相对稳定，以维持正常的泌尿功能。在紧急情况下，全身血液将重新分配，通过交感神经及肾上腺素的作用来减少肾血流量，使血液分配到脑、心脏等重要器官，这对维持脑和心脏的血液供应有重要意义（移缓济急）。,（二）肾血流量的神经和体液调节,第二节 肾小球的滤过功能,循环血液经过肾小球毛细血管时，血浆中的水和小分子溶质，包括少量分子量较小的血浆蛋白，可以滤入肾小囊的囊腔而形成滤过液。,肾小球滤过：指血液流经肾小球时，血浆中的水分和小分子溶质，从毛细血
10、管到达肾小囊囊腔的过程。,利用显微操纵仪将外径6-10m的微细玻璃插入肾小体的囊腔中。用微细玻璃管直接抽到囊腔中的液体进行微量化学分析。分析表明，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，而且渗透压及酸碱度也与血浆的相似，由此证明囊内液确是血浆的超滤液。,滤过证明：微穿刺法。,单位时间内（每分钟）两肾生成的超滤液量称为肾小球滤过率（glomerular filtration rate,GFR）。据测定，体表面积为1.73m2的个体，其肾小球滤过率为125ml/min左右，两侧肾一昼夜从肾小球滤出的血浆总量将高达180L。此值
11、约为体重的3倍。肾小球滤过率和肾血浆流量的比例称为滤过分数（filtration fraction）。经测算，肾血浆流量为660ml/min，所以滤过分数为：125/660100=19%。滤过分数表明，流经肾的血浆约有1/5由肾小球滤过到囊腔中。肾小球滤过率大小决定于滤过系数（Kf）(即滤过膜的面积及其通透性的状态)和有效滤过压。,肾小球滤过率和滤过分数,肾小球滤过作用的动力是有效滤过压。像其它器官组织液生成的机制那样，肾小球有效滤过压=（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）。由于肾小囊内的滤过液中蛋白质浓度较低，其胶体渗透压可忽力略不计。因此，肾小球毛细血管血
12、压是滤出的唯一动力，而血浆胶渗透压和囊内压则是滤出的阻力。,一、有效滤过压,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）,出球端：有效滤过压=6.0-(4.7+1.3)=0 Kpa,入球端：有效滤过压=6.0-(2.7+1.3)=2kPa,有效滤过压=6.0-（3.3+1.3）=1.4Kpa,在血液流经肾小球毛细血管时，由于不断生成滤过液，血液中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，就达到滤过平衡（filtration equilibrium），滤过便停止了。由此可见，不是肾小球毛细血管全段都有滤过作用，只有从入
13、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，有效滤过的毛细血管长度就越短，有效滤过压和面积就越小，肾小球滤过率就低。相反，滤过平衡越靠近出球小动脉端，有效滤过的毛细血管长度越长，有效滤过压和滤过面积就越大，肾小球滤过率就越高。如果达不到滤过平衡，全段毛细血管都有滤过作用。,二、影响肾小球滤过率的因素,(一）有效滤过压（二）肾血浆流量 主要影响滤过平衡的位置（三）滤过系数（Kf）Kf有效通透系数 x 滤过面积,1、肾小球毛细血管压2、血浆胶渗压3、囊内压,小结,肾单位的组成、分类，球旁器的组成及功能，滤过膜的构成及其通透性；肾血流量的特点及其调节；肾小球滤过率和滤过分数
14、的概念及正常值；有效滤过压的表示；影响肾小球滤过的因素。,第三节 肾小管和集合管的转运功能,人两肾每天生成的肾小球滤过液达180L，而终尿仅为1.5L。这表明滤过液中约99%的水被肾小管和集合管重吸收，只有约1%被排出体外。不仅如此，滤过液中的葡萄糖已全部被肾小管重吸收回血；钠、尿素等被不同程度地重吸收；肌酐、尿酸和K+等还被肾小管分泌入管腔中。,肾小管和集合管的转运包括重吸收和分泌。重吸收是指物质从肾小管液中转运至血液中。分泌是指上皮细胞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。物质通过细胞的转运包括被动转运和主动转运。被动转运是指溶质顺电化学梯度通过
15、肾小管上皮细胞的过程。渗透压之差是水的转运动力。水从渗透压低一侧通过细胞膜进入渗透压高一侧。,一、肾小管与集合管的转运方式,主动转运是指溶质逆电化学梯度通过肾小管上皮细胞 的过程。,肾小球滤过液流经近端小管后，滤过液中67%Na+、CI-、K+和水被重吸收，85%的HCO3-也被重吸收，葡萄糖、氨基酸全部被重吸收；H+则分泌到肾小管中。近端小管重吸收的关键动力是基侧膜上的Na+泵；许多溶质，包括水的重吸收都与Na+泵的活动有关。,二、肾小管和集合管的重吸收与分泌,在近端小管前半段，Na+与HCO3-和葡萄糖，氨基酸（同向转运、与H+逆向转运）一起而被主动重吸收；而在近端小管后半段，Na+主要与
16、CI-同被重吸收。水随NaCI等溶质重吸收而被重吸收，因此，该段小管液与血浆渗透压相同，是等渗重吸收。,（一）Na+、CI-和水的重吸收,1、近端小管 重吸收约70的Na、CI和水，其中约2/3经跨细胞转运，主要发生在近端小管的前半段；约1/3经细胞旁路被重吸收，主要发生在近端小管的后半段。,由于Na+泵的作用，Na+被泵至细胞间隙，使细胞内Na+浓度低，细胞内带负电位。因此，小管液中的Na+和葡萄糖与管腔膜上的同向转运体结合后，Na+顺电化学梯度通过管腔膜的同时，释放的能量将葡萄糖同向转运入细胞内。另一部分的Na+经Na+-H+交换而主动重吸收。小管液中的Na+和细胞内的H+与管腔膜上的交换
17、体结合进行逆向转运，使小管液中的Na顺浓度梯度通过管腔膜进入细胞的同时，将细胞内的H+分泌到小管液中；进入细胞内的Na+随即被基侧膜上的Na+泵泵至细胞间隙而主动重吸收。分泌到小管液中的H+将有利于小管液中的HCO3的重吸收。进入细胞内的Na+即被细胞基侧膜上的Na+泵泵出至细胞间隙。,Na实际重吸收量=Na主动重吸收量Na回漏量,在近端小管后半段，NaCI是通过细胞旁路和跨上皮细胞两条途径而被重吸收的。由于HCO3-重吸收速率明显大于CI-重吸收，CI-留在小管液中，造成近端小管后半段的CI-浓度比管周组织间液高20%-40%。因此，CI-顺浓度梯度经细胞旁路（即通过紧密连接进入细胞间隙）而
18、重吸收回血。CI-通过细胞旁路重吸收是顺浓度梯度进行的，而Na+通过细胞旁路重吸收是顺电位梯度进行的，因此，NaCI重吸收都是被动的。,跨细胞途径：Na-H交换，CI-HCO3逆向转运,水的重吸收是被动的，是靠渗透作用而进行的。水重吸收的渗透梯度存在于上皮细胞和细胞间隙之间。这是由于Na+顺电化学梯度通过管腔膜进入细胞后，细胞内的Na+被基侧膜上的Na+泵泵至细胞间隙，使细胞间隙渗透压升高。在渗透作用下，水便不断从小管液进入上皮细胞，并从细胞不断进入细胞间隙，造成细胞间隙静水压升高；加上管周毛细血管内静水压较低，胶体渗透压较高，水便通过周围组织间隙进入毛细血管而被重吸收。,近端小管液流经髓袢过
19、程中，约20%的Na+、CI-,15%的水等物质被进一步重吸收。髓袢升支粗段的NaCI重吸收在尿液稀释和浓缩机制中具有重要意义。髓袢升支粗段CI-是逆电化学梯度被上皮细胞重吸收的。有人提出Na+：2CI-：K+同向转运模式来解释升支NaCI的继发性主动重吸收。,2、髓 袢,髓袢升支粗段上皮细胞基侧膜上的Na+泵，将Na+由细胞内泵向组织间液，使细胞内的Na+下降，造成管腔内与细胞内Na+有明显的浓度梯度；Na+与管腔膜上同向转运体结合，形成Na+:2CI-:K+同向转运体复合物，Na+顺电化学梯度将2CI-和K+一起同向转运至细胞；进入细胞内的Na+、2CI-和K+的去向各不相同：Na+由Na
20、+泵泵至组织间液，2CI-由于浓度梯度经管周膜上CI-通道进入组织间液，而K+则顺浓度梯度经管腔膜而返回管腔内，再与同向转运体结合，继续参与Na+：2CI-K+的同向转运，循环使用；,Na+：2CI-：K+同向转运模式主要内容,由于2CI-进入组织间液，K+返回管腔内，这就导致管腔内出现正电位；由于管腔内正电位，使管腔液中的Na+等正离子顺电位差从细胞旁路进入组织间液，这是不耗能的Na+被动重吸收。,利尿剂呋塞米可抑制Na+：2CI-：K+同向转运，抑制NaCI重吸收，使肾髓质渗透压降低，阻止水重吸收，使尿量增多。,在远曲小管和集合管，重吸收大约12%滤过的Na+和CI-，分泌不同量的K+和H
21、+，重吸收不同量的水。水、NaCI的重吸收以及K+和H+的分泌可根据机体的水、盐平衡状况来进行调节。如相机缺水或缺盐时，远曲小管和集合管可增加水、盐的重吸收；当机体水、盐过剩时，则水、盐重吸收明显减少，水和盐从尿排出增加。因此，远曲小管和集合管对水和盐的转运是可被调节的。,3、远端小管和集合管,水的重吸收主要受血管升压素（抗利尿激素）调节，而Na+和K+的转运主要受醛固酮调节。,在远曲小管始段，对水的通透性很低，但仍主动重吸收NaCI,继续产生低渗小管液。Na+在远曲小和集合管的重吸收是逆较大的电化学梯度进行的，是主动重吸收过程。远曲小管初段的小管液中，Na+是通过Na+-CI-同向转运进入细
22、胞的，然后由Na+泵将Na+泵出细胞而主动重吸收回血（图A）。,噻嗪类利尿剂可抑制Na+-CI-同向转运,远曲小管后段和集合管含有两类细胞，即主细胞和闰细胞。主细胞重吸收Na+和水，分泌K+，闰细胞则主要分泌H+，主细胞重吸收Na+主要通过管腔膜上的Na+通道。管腔内的Na+顺电化学梯度通过管膜上的Na+通道进入细胞，然后，由Na+泵泵至细胞间液而被重吸收（如图 B）。,氨氯吡咪（阿米洛利）可抑制远曲小管和集合管上皮细胞顶端膜的Na通道，减少NaCI重吸收。,（二）HCO3-重吸收与H+的分泌,1、近端小管,HCO3-的重吸收与小管上皮细胞管腔膜上的Na+-H+交换有密切关系。HCO3-在血浆
23、中钠盐（NaHCO3）的形式存在，滤过中的NaHCO3滤入囊腔进入肾小管后可解离成Na+和HCO3-。通过Na+-H+交换，H+由细胞内分泌到小管液中，Na+进入细胞内，并与细胞内的HCO3-一起被转运回血。HCO3-+H+H2CO3 CO2+水 CO2是高度脂溶性物质，能迅速通过管腔膜进入细胞内，在碳酸酐酶作用下，进入细胞内的CO2与H2O结合生成H2CO3。H2CO3又解离成H+和HCO3-。H+通过Na+-H+交换从细胞分泌到小管液中，HCO3-则与Na+一起转运回血。,肾小管重吸收HCO3-是以CO2的形式，而不是直接以HCO3-的形式进行的。如果滤过的HCO3-超过了分泌的H+，HC
24、O3-就不能全部（以CO2形式）被重吸收。由于它不易透过管腔膜，所以余下的便随尿排出体外。肾小管上皮细胞分泌1H+就可使1 HCO3-和1Na+重吸收回血，这在体内的酸碱平衡调节中起到重要作用。,2、髓袢 主要发生在髓袢升支粗段，其机制同近端小管。,3、远端小管和集合管远端小管和集合管的闰细胞可分泌H+。,质子泵,H+-K+ATP酶,H,H,H,HCO3-H+H2CO3 CO2+水,HPO42-H2PO4-,H,NH3 NH4+,H+,Na+,H+,CO2+H2O HCO3 H+HCO3-,H+NH3 NH4+,H+,（三）NH3的分泌与H+、HCO3-的转运关系,NH3具有脂溶性，能通过细胞
25、膜向小管液周围组织间液和小管液自由扩散，扩散量取决于两种液体的pH值。小管液的pH较低（H+浓度较高），所以NH3较易向小管液中扩散。分泌的NH3能与小管液中的H+结合并生成NH4+，小管液中NH3浓度因而下降，于是管腔膜两侧形成了NH3浓度梯度，此浓度梯度又加速了NH3向小管液中扩散。由此可见，NH3的分泌与H+的分泌密切相关；H+分泌增加促使NH3分泌增多。,微穿刺实验表明，肾小球滤过的K+，6570%左右在近端小管重吸收回血，2530在髓袢重吸收，而尿中的K+主要是由远曲小管和集合管分泌的。有人认为，近端小管对K+的重吸收是一个主动转运过程。小管液中钾浓度为4mmol/L，大大低于细胞内
26、K+浓度（150mmol/L）。因此在管腔膜处K+重吸收是逆浓度梯度进行的。管腔膜K+主动重吸收的机制尚不清楚。,（四）K+的重吸收和分泌,部位：主要在近曲小管，尿中排出的K 主要由远曲小管 和集合管分泌方式：主动重吸收 机理：小管液中K,管腔模,上皮细胞,细胞间隙或血液,主动,K+的分泌,K+分泌的动力包括：在远曲小管和集合管的小管液中，Na+通过主细胞的管腔膜上的Na+通道进入细胞，然后，由基侧膜上的Na+泵将细胞内的Na+泵至细胞间隙而被重吸收，因而是生电性的，使管腔内带负电位（-10-40mV）。这种电位梯度也成为K+从细胞分泌至管腔的动力；,Na+进入主细胞后，可刺激基侧膜上的Na+
27、泵，使更多的K+从细胞外液中泵入细胞内，提高细胞内K+浓度，增加细胞内和小管液之间的K+浓度梯度，从而促进K+分泌，因此，K+的分泌与Na+的重吸收有密切关系。,结论先有Na+的重吸收，才有K+的分泌。,在远曲小管后段和集合管的主细胞内的K+浓度明显高于小管液中的K+浓度，K+便顺浓度梯度从细胞内通过管腔膜上的K+通道进入小管液；,(五）钙的重吸收和排泄,经肾小球滤过的钙，约70在近端小管被重吸收，与Na+的重吸收平行；20在髓袢，9在远端小管和集合管，不足1随尿排出。,近端小管：80经细胞旁路进入细胞间隙，20经 跨细胞途径重吸收。髓袢：降支细段和升支细段对钙不通透，髓袢升支 粗段重吸收钙（
28、被动或主动重吸收）。远端小管和集合管：跨细胞途径钙的排泄：甲状旁腺激素，血磷浓度，动脉血压，血浆PH值。,（六）葡萄糖和氨基酸的重吸收,部位：仅限于近曲小管方式：主动重吸收（协同转运）机理：,与Na重吸收有关，需要载体协助。,特点：肾小管对葡萄糖的重吸收有一定限度。血液中葡萄糖浓度增加超过一定数值时，由于原尿中葡萄糖含量超过肾小管重吸收限度，尿中即出现葡萄糖,载体蛋白-Na-葡萄糖形成复合物，载体蛋白将Na和葡萄糖一起从管腔转入细胞内，葡萄糖借助于Na的重吸收而转运，为继发性主动重吸收。,尿中不出现葡萄糖的最高血糖浓度（或尿中开始出现葡萄糖的最低血糖浓度）称为肾糖阈。正常值为910mmol/L
29、，当血糖浓度超过此值，部分肾小管细胞对葡萄糖的重吸收能力已达极限，尿中开始出现葡萄糖，称为糖尿。当葡萄糖滤出量在男性为20.8mmol/L,女性为16.7mmol/L，所有近端肾小观重吸收都达到极限，此时尿糖的增加与血糖升高呈线性关系。,小管液中的氨基酸的重吸收与葡萄糖的重吸收机制相同，也与Na+同向转运。但是，转运葡萄糖的和转运氨基酸的同向转运体可能不同，也就是说同向转运体具有特异性。此外，HPO42-、SO42-的重吸收也也Na+同向转运而进行。正常时进入滤液中的微量蛋白质则通过肾小管上皮细胞吞饮作用而被重吸收。体内代谢产物和进入体仙的某些物质如青霉素、酚红，大部分的利尿药等，由于与血浆中
30、蛋白结合而不能通过肾小球滤过，它们均在近端小管被主动分泌到小管液中而排出体外。,第四节 尿液的浓缩和稀释,尿的渗透浓度可由于体内缺水或水过剩等不同情况而出现大幅度的变动。当体内缺水时，机体将排出渗透浓度明显高于血浆渗透浓度的高渗尿，即尿被浓缩。而体内水过剩时，将排出渗透浓度低于血浆渗透浓度的低渗尿。正常人尿液的渗透浓度可在约501200mOsm/kgH2O之间波动。所以，根据尿的渗透浓度可以了解肾的渗透浓度和稀释能力。肾的浓缩和稀释能力，以维持体液平衡和渗透压恒定中有极为重要的作用。,在不同生理情况下，人体可排出浓缩或稀释的尿液，使血浆渗透压稳定在300mmolL左右。几个概念：高渗尿：体内缺
31、水时，机体排出的尿液渗透压将高于血浆渗透压，称高渗尿。低渗尿：体内水过量时，排出尿液的渗透压将低于血浆渗透压，称低渗尿。等渗尿：肾脏功能受损时，不论体内是否缺水，都将排出与血浆渗透压相等的尿液，称等渗尿。,等渗液,高渗液,低渗液,高渗液,尿液的稀释是由于小管液的溶质被重吸收而水不易被重吸收造成的。这种情况主要发生在髓袢升支粗段。前已述及，髓袢升支粗段能主动重吸收Na+和CI-，而对水不通透，故水不被重吸收，造成髓袢升支粗段小管液为低渗。在体内水过剩而抗利尿激素释放被抑制时，集合管对水的通透性非常低。因此，髓袢升支的小管液流经远曲小管和集合管时，NaCI继续重吸收，使小管液渗透浓度进一步下降。可
32、降低至50mOsm/kgH2O，形成低渗尿，造成尿液的稀释。如果抗利尿激素完全缺乏时，如严重尿崩症患者，每天可排出高达20L的低渗尿，相当于肾小球滤过率的10%。,一、尿液的稀释,尿液的浓缩也发生在远端小管和集合管，是由于小管液中的水被重吸收而溶质仍留在小管液中造成的。水重吸收的动力来自肾髓质渗透梯度的建立，即髓质渗透浓度从髓质外层向乳头部深入而不断升高。通过实验观察到肾皮质部的组织间液（包括细胞内液和细胞外液）的渗透浓度与血液渗透浓度之比为1.0，由髓质外层向乳头部深入而逐渐升高，分别为2.0、3.0、4.0。这表明肾髓质的渗透浓度由外向内逐步升高，具有明确的渗透梯度。,二、尿液的浓缩,逆流
33、交换与逆流倍增现象,两管下端是连通的，而且两管间的隔膜容许液体中的溶质或热能在两管间交换，便构成了逆流系统。在逆流系统中，由于管壁通透性和管道周围环境的作用，就会产生逆流倍增现象。髓袢、集合管的结构排列与上述的逆流倍增的模型很相似。,髓质的渗透梯度的建立就成为浓缩尿的必要条件。髓袢是形成髓质渗透梯度的重要结构，只有具有髓袢的肾才能形成浓缩尿，髓袢愈长，浓缩能力就愈强。例如沙鼠的肾髓质内层特别厚，它的肾能产生20倍于血浆渗透浓度的高渗尿。猪的髓袢较短，只能产生1.5倍于血浆渗透浓度的尿液。人的髓袢具有中等长度，最多能产生45倍于血浆渗透浓度的高渗尿。,在抗利尿激素存在时，远曲小管和集合管对水通透
34、性增加，小管液从外髓集合管向内髓集合管流动时，由于渗透作用，水便不断进入高渗的组织间液，使小管液不断被浓缩而变成高渗液，最后尿液的渗透浓度可高达1200mOsm/kgH2O，形成浓缩尿。,髓质渗透梯度是如何形成的？目前用肾小管各段对水和溶质通透性不同和逆流倍增现象来解释。,*不同动物，通透性不一样,表 兔肾小管不同部分的通透性,1、升支粗段 由于髓袢升支粗段能主动重吸收Na+和CI-，而对水不通透，故升支粗段内小管液向皮质方向流动时，管内NaCI浓度逐渐降低，小管液渗透浓度逐渐下降；而升支粗段外围组织产液则变成高渗。,髓袢升支粗段渗透梯度主要是由升支粗段NaCI的重吸收所形成。愈靠近皮质部，渗
35、透浓度越低；愈靠近内髓部，渗透浓度越高。,呋塞米抑制髓袢升支粗段Na+-K+-2CI-同向转运，降低管内外渗透浓度梯度，使水重吸收减少，产生利尿作用。,2、降支细段 对水通透，对NaCI和尿素不通透。3、升支细段 对水不通透，对NaCI高度通透，对尿素中度通透。,4、髓质集合管远曲小管及皮质部和外髓部的集合管对尿素不易通透，但小管液流经远曲小管及皮质部和外髓部的集合管时，在抗利尿激素作用下，对水通透性增加，由于外髓部高渗，水被重吸收，所以小管液中尿素的浓度逐渐升高。当小管液进入内髓部集合管时，由于管壁对尿素的通透性增大，小管液中尿素就顺浓度梯度通过管壁向内髓部组织间液扩散，造成了内髓部组织间液
36、中尿素浓度的增高，渗透浓度因之而升高。尿素是可以再循环的。因为升支细细段对尿素具有中等的通透性，所以从内髓部集合管扩散到组织间液的尿素可以进入升支细段，而后流过升支粗段、远曲小管、皮质部和外髓部集合管，又回到内髓部集合管外再扩散到内髓部组织间液，这样就形成了尿素的再循环。,CA,近曲小管,皮质,髓质,降 支,高渗髓质,髓 袢,升 支 粗 段,CA,远曲小管,集合管,通过肾小管的逆流倍增作用，不断有溶质(NaCI和尿素)进入髓质组织间液形成渗透梯度，也不断有水被肾小管和集合管重吸收至组织间液。因此，必须把组织间液中多余的溶质和水被除去才能保持髓质渗透梯度。,三、直小血管在保持肾髓质高渗中的作用,
37、通过直小血管的逆流交换作用就能保持髓质渗透梯度。直小血管的降支和升支是并行的细血管，这种结构就是逆流系统。,组织间液中尿素和NaCI扩散进入直小血管降支，当转入升支时，尿素和NaCI又逐渐扩散到组织间液，并再进入直小血管降支。这样，尿素和NaCI不断在直小血管降支与升支之间循环，不致于被血液带走过多而保存在肾髓质内。直小血管降支的水进入组织间液，再进入升支被血液带走，防止过多水留在髓质，使髓质得以保持高渗状态。,直小血管的作用,第五节 尿生成的调节,尿的生成有赖于肾小球的滤过作用和肾小管、集合管的重吸收和分泌作用。因此，机体对尿的生成的调节也就是通过对滤过作用和重吸收、分泌作用的调节来实现的。
38、肾小球滤过作用的调节在前已述，本节主要论述肾小管和集合管重吸收和分泌的调节。肾小管和集合管功能的调节包括肾内自身调节和神经、体液调节。,（一）小管液中溶质的浓度对肾小管功能的调节,一、肾内自身调节,渗透性利尿:通过提高小管液溶质浓度和渗透压，对抗水重吸收，使尿量增多的现象，称渗透性利尿。,意义：利尿消肿（临床用甘露醇治疗水肿）。,小管液中溶质所形成的渗透压，是对抗肾小管重吸收水分的力量。,近端小管对溶质和水的重吸收量是随肾小球滤过率的变动而发生变化的。肾小球滤过率增大，滤液中的Na+和水的总含量增加。近端小管对Na+和水的重吸收率也提高；反之，肾小球滤过率减小，滤液中的Na+和水的总含量也减少
39、，近端小管的Na+的水的重吸收率也相应地降低。实验说明，不论肾小球滤过率增大或减少，近端小管是定比重吸收（constant fraction reabsorption）的，即近端小管的重吸收率始终占肾小球滤过率的6570%左右（即重吸收百分率为6570%）。这种现象称为球-管平衡（glomerulotubular balance）。球管平衡的生理意义在于使尿中排出的溶质和水不致因肾小管滤过率的增减而出现大幅度的变动。,（二）球-管平衡,（一）肾交感神经的作用（NE）,二、神经和体液调节,通过受体，引起肾血管收缩，肾小球毛细血管的血浆流量减少和肾小球毛细血管的血压下降，肾小球的有效滤过压下降，肾
40、小球滤过率减少;通过受体，刺激球旁器中的球旁细胞释放肾素，导致循环中的血管紧张素和醛固酮含量增加，增加肾小管对NaCI和水的重吸收；增加直接刺激近端小管和髓袢重吸收Na+、CI-和水。,血管升压素(vasopressin,AVP)又称抗利尿激素（antidiuretic hormone,ADH）。来源：视上核（主要）室旁核,（二）血管升压素,下丘脑,神经垂体,下丘脑-垂体束,受体,V1受体：分布血管平滑肌V2受体：分布远端小管和集合管上皮细胞,1、作用：作用于血管平滑肌V1受体血管收缩增加集合管对水的通透性水重吸收、尿量ADH与上皮细胞管周膜V2受体结合激活腺苷酸环化酶cAMP-PK系统蛋白磷
41、酸化水通道（aquaporin AQP）装配到膜上，提高对水的通透性（基侧膜对水自由通透）。促进内髓部集合管对尿素的通透；促进髓袢升支粗段对NaCl主动重吸收。,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）。,2.合成和分泌调节,机体失水（呕吐、腹泻、发汗）血浆晶体渗透压渗透压感受器兴奋 ADH释放水的重吸收 尿量,大量饮用清水，则相反，尿量 水利尿,(1）体液渗透压(血浆晶体渗透压),图 一次饮一升清水（实线）和饮一升等渗盐水（0.9NaCI溶液）（虚线）后的利尿率 箭头表示饮水时间,血量过多时，左心房被扩张，刺激了容量感受器，传入冲动经
42、迷走神经传入中枢，抑制了下丘脑-垂体后叶系统释放抗利尿激素，从而引起利尿，由于排出了过剩的水分，正常血量因而得到恢复。动脉血压升高，刺激颈动脉窦压力感受器，可反射性地抑制抗利尿激素的释放。,（2）血容量,血容量/动脉血压 容量感受器兴奋ADH释放 水的重吸收 尿量,3）其它因素颈A窦压力感受器传入冲动 ADH释放弱的冷刺激ADH（冷环境尿多）痛、精神紧张促进ADH释放下丘脑病变ADH 尿（尿崩症）心房钠尿肽ADHAIIADH,循环血量减少动脉血压降低,入球小动脉牵张感受器兴奋,致密斑感受器兴奋交感神经兴奋,近球细胞,肾素,血管紧张素原,肝脏,血管紧张素,血管紧张素,血管紧张素,肾上腺髓质,肾上
43、腺素,血管收缩,肾上腺皮质球状带,醛固酮分泌,循环血量恢复,（三）肾素-血管紧张素-醛固酮系统,1、肾素-血管紧张素-醛固酮系统的组成成分,肾素主要是由近球小体中的颗粒细胞分泌的。它是一种蛋白水解酶，能催化血浆中的血管紧张素原使之生成血管紧张素I(十肽)。血液和组织中，特别是肺组织中有血管紧张素转换酶，转换酶可使血管紧张素I降解，生成血管紧张素（八肽）。血管紧张素可刺激肾上腺皮质球状带合成和分泌醛固酮。,肾素的分泌受多方面因素的调节。目前认为，肾内有两种感受器与肾素分泌的调节有关。一是入球小动脉处的牵张感受器，另一是致密斑感受器。近球细胞受交感神经支配，肾交感神经兴奋时（如循环血量减少）能引致
44、肾素的释放量增加。肾上腺素和去甲肾上腺素也可直接刺激颗粒细胞，促使肾素释放增加。,刺激醛固酮的合成和分泌,醛固酮可调节远曲小管和集合管上皮细胞的Na+和K+转运；可直接刺激近端小管对NaCI的重吸收，使尿中排出的NaCI减少；刺激垂体后叶释放抗利尿激素，因而增加远曲小管和集合管对水的重吸收，使尿量减少。,2、血管紧张素的功能,3、醛固酮的功能(1）来源：肾上腺皮质球状带(2）作用：促进远曲小管、集合管重吸收Na+排出K+（保Na+排K+保H2O）,醛固酮的作用机制(了解),醛固酮进入远曲小管和集合管的上皮细胞后，与胞浆受体结合，形成激素-受体复合物；后者通过核膜，与核中的DNA特异性结合位点相
45、互作用，调节特异性mRNA转录，最后合成多种的醛固酮诱导蛋白（aldosterone-induced protein）。,醛固酮诱导蛋白可能是：管腔膜的Na+通道蛋白，从而增加管腔的Na+通道数量；线粒体中合成的ATP的酶，增加ATP的生成，为上皮细胞活动（Na+泵）提供更多的能量；基侧膜的Na+泵，增加Na+泵的活性，促进细胞内的Na+泵回血液和K+进入细胞，提高细胞内的K+浓度，有利于K+分泌；CI-的重吸收。,醛固酮的分泌除了受血管紧张素调节外，血K+浓度升高和血Na+浓度降低，可直接刺激肾上腺皮质球状带增加醛固酮的分泌，导致保Na+排K+，从而维持了血K+和血Na+浓度的平衡；反之，血
46、K+浓度降低，或血Na+浓度升高，则醛固酮分泌减少。醛固酮的分泌对血K+浓度升高十分敏感，血K+仅增加0.5-1.0mmol/L就能引起醛固酮分泌。而血Na+浓度必须降低很多才能引起同样的反应。,血K 或 血Na,球状带,醛固酮合成和分泌,恢复血Na和血K浓度,（1）肾内机制：入球小动脉牵张感受器和致密斑。（2）神经机制：肾交感神经NA 肾素释放（3）体液机制：肾上腺素、去甲肾上腺素、PGE2、PGI2促进肾素释放；ANG、血管升压素、心房钠尿肽、内皮素、NO抑制肾素分泌。,4、肾素分泌的调节,心房利尿钠肽（atrial natriuretic pepitde,ANP）是心房肌合成的激素。它有
47、明显的促进NaCI和水的排出作用。其作用机制可能包括：抑制集合管对NaCI的重吸收;使出球小动脉、尤其是入球小动脉舒张，增加肾血浆流量和肾小球滤过率；抑制肾素的分泌；抑制醛固酮的分泌；抑制抗利尿激素的分泌。,（四）心房利尿钠肽,（五）其他激素缓激肽：肾小动脉舒张，抑制集合管对钠、水的重吸收；NO：对抗Ang 和NE的缩血管作用；PGE2和PGI2：舒张小动脉，抑制近端小管和髓袢升支粗段对钠的重吸收，对抗血管升压素，抑制肾素释放。,第六节 清 除 率(了解),一、清除率的概念和计算方法 清除率是一个抽象的概念，它把肾在一定时间内排出的物质的量，同当时该物质在血浆中浓度联系起来，因而能更好地说明肾
48、排出某物质的能力。,清除率（clearance,C）是指肾在单位时间（一般用每分钟，min）内能将多少毫升血浆中所含的某些物质完全清除出去，这个被完全清除了某物质的血浆毫升数就称为该物质的清除率（ml/min）。其具体计算需要测量三个数值：U（尿中某物质的mg/100ml），V（每分钟尿量，ml/min），P（血浆中某物质的浓度，mg/100ml）。因为尿中该物质均来自血浆，所以，UV=PC 亦即 C=UV/P,测定清除率不仅可以了解肾的功能，还可能测定肾小球滤过率、肾血流量和推测肾小管转运功能。（一）测定肾小球滤过率（二）测定肾血流量（三）推测肾小管的功能,二、测定清除率的理论意义,第七节
49、尿的排放,尿的理化性质 1.pH 正常pH在5.07.0，呈弱酸性，最大变动范围为4.58.0。尿的pH主要取决于食物的成分。摄入富含蛋白质的食物尿呈酸性，摄入富含水果、蔬菜的食物尿呈弱碱性。,2.颜色：正常：新鲜尿液透明呈淡黄色，其深浅程度与尿量呈反变关系（尿多色淡，尿少则色深），也常受药物影响，如服用痢特灵后尿色呈深黄色。血尿：呈洗肉水色 胆红素尿：呈黄色 乳糜尿：呈乳白色血红蛋白尿：酱油色,一、膀胱与尿道的神经支配,盆N：兴奋逼尿肌，抑制尿道内括约肌 促进排尿 腹下N：兴奋尿道内括约肌，抑制逼尿肌 阻止排尿 阴部N：兴奋尿道外括约肌 阻止排尿,膀胱贮尿400500ml,膀胱内压升高,膀胱
50、壁牵张感受器兴奋,盆神经,传入纤维,脊髓骶段排尿初级中枢,大脑皮质,盆神经,传出纤维,膀胱逼尿肌收缩尿道内括约肌,舒张,尿液进入尿道,刺激尿道内感受器,冲动再次由盆神经传到排尿中枢,加强其活动并抑制阴部神经活动,逼尿肌进一步收缩尿道外括约肌舒张,尿液排出体外,正反馈调节,二、排尿反射,尿失禁：指排尿失去意识控制，常见大脑损伤昏迷，或高位脊髓损伤患者。尿潴留：膀胱有尿不能排出，常见脊髓腰骶段损伤，或尿道发生阻塞。尿急、尿频、尿痛：前二者是由膀胱炎症，或膀胱结石引起，后者是伴有尿道炎。遗尿：主要由于婴幼儿大脑发育不完全，对排尿活动控制能力较差。,（一）遗尿 夜间不能控制排尿（小儿皮层的发育尚未完善
