第八章 尿的生成和排出
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第八章 尿的生成和排出. 山东大学医学院生理研究所 zhouyuqin. 排泄的途径: 1. 呼吸器官: CO 2 和水; 2. 大肠:胆色素等; 3. 皮肤:水等; 4. 肾脏 : 种类多、量大 肾脏主要功能: 1. 主要排泄器官 2. 内分泌功能: 肾素、促红细胞生成素、 VD 3 的代谢、前列腺素。. 尿生成和排放的生理意义 :. - 达到四个平衡. 1. 电解质平衡 2. 酸碱平衡 3. 水平衡 4. 排除进入体内的异物、药物. 尿生成的三个基本过程 :. 滤过 重吸收 分泌 - PowerPoint PPT PresentationTRANSCRIPT
第八章 尿的生成和排出
山东大学医学院生理研究所山东大学医学院生理研究所 zhouyuqin zhouyuqin
排泄的途径: 1. 呼吸器官: CO2 和水; 2. 大肠:胆色素等; 3. 皮肤:水等; 4. 肾脏 : 种类多、量大 肾脏主要功能: 1. 主要排泄器官 2. 内分泌功能: 肾素、促红细胞生成素、 VD3 的代谢、前列腺素。
尿生成和排放的生理意义尿生成和排放的生理意义 :: - - 达到四个平衡达到四个平衡
1. 电解质平衡2. 酸碱平衡3. 水平衡4. 排除进入体内的异物、药物
尿生成的三个基本过程尿生成的三个基本过程 ::
滤过 重吸收 分泌 滤液的量的调节:尿的浓缩与稀释
第一节 肾的功能解剖和肾血流量第一节 肾的功能解剖和肾血流量
一、肾的功能解剖 (一)肾单位的构成 肾单位是肾脏的基本功能单位,两侧共有
200 万个,由肾小体和肾小管组成。
皮质肾单位占 90% ,近髓肾单位占 10%
肾小球 ( 毛细血管球 ) 肾小体 肾小囊 (脏层、囊腔、壁层) 近曲小管 肾单位 近端小管 髓袢降支粗段 髓袢降支细段 肾小管 髓袢细段 髓袢 髓袢升支细段肾的微细结构 髓袢升支粗段 远端小管 远曲小管 弓形集合管 集合管 直集合管 乳头管
皮质肾单位: 占 85-90%
特点 :
肾小体体积小,髓袢短,入出球小动脉的口径比为 2 : 1 ,血管两次分支为毛细血管网。
功能: 滤过,重吸收和分泌。
近髓肾单位:占 10-15%
特点 :
肾小体体积大,髓袢长并伸入到内髓部 .
入出球小动脉的口径比为 1 : 1血管第二次分支形成直小血管 .
功能:尿的浓缩与稀释。
(二)球旁器 分布 : 主要在皮质肾单位,由颗粒细胞 ( 球旁细 胞 ) 、 球外系膜细胞和致密斑组成。功能 : 感受 Na+ 的含量变化,释放肾素。
1. 颗粒细胞(球旁细胞) 位于入球和出球小动脉中特殊分化的平滑肌细胞, 含有分泌颗粒,能合成、贮存和释放肾素。2. 球外系膜细胞 入球、出球小动脉和致密斑之间的一群细胞, 具有吞噬和收缩功能。
由三种特殊细胞群组成由三种特殊细胞群组成 ::
3. 致密斑 位于远曲小管的起始部分,上皮细胞呈高柱状。 致密斑与入球小动脉和出球小动脉相接触,可感
受小管液中 NaCl 含量的变化,并将信息传递至颗粒细胞,调节肾素的释放。
( 三 ) 滤过膜的构成 1. 滤过膜:三层结构组成
内层:肾小球毛细血管的内皮细胞层 - 窗孔 中间层:非细胞结构的基膜层
外层:肾小囊的足细胞的足突层 - 滤过裂隙膜
70 ~ 90nm 窗孔
网孔为 2 ~ 8nm
(1) 肾小球毛细血管内皮细胞层 ,
微细结构: 电镜下可见直径为 70 ~ 90nm 窗孔。 内皮细胞表面有带负电荷的糖蛋白通透性: 用允许通过的物质分子量大小来衡量 自由通过:小分子溶质、小分子蛋白 不能通过:带负电荷的蛋白质、血细胞
(2) 基膜层微细结构: 基质、带负电荷的蛋白质组成, 多角形网状结构 , 网孔为 2 ~ 8nm 。通透性: 网孔大小决定分子大小不同的溶质滤过 自由通过:小分子中性物质 不能通过:大分子物质、带负电荷的蛋白 质、血细胞
(3) 肾小囊脏层上皮细胞层 - 有突起的足细胞微细结构: 足突相互镶嵌 , 足突间形成狭窄裂隙。 裂隙上覆以一层薄膜称为滤过裂隙膜 ,
膜孔直径为 4 ~ 11nm
通透性: 小分子物质被阻止于裂隙膜。 裂隙膜是物质滤过的最后一道屏障
(四)肾脏的神经支配和血管分布 1 、肾交感神经 肾动脉、小动脉受肾上腺素能交感神经的支配位置:胸 12 至腰 2脊髓发出。 一般认为,肾无副交感神经支配。 感觉传入由肾神经传入脊髓。 递质及作用: 多巴胺 肾血管舒张 NA :调节肾血流量、肾小球滤过率、 肾小管重吸收、肾素释放
2 、肾的血管分布肾的血液供应:• 肾动脉由腹主动脉垂直分出,其分支经叶间动脉→弓形动脉→小叶间动脉→入球小动脉。
• 入球小动脉又分支成肾小球毛细血管网,汇集成出球小动脉而离开肾小体。
• 出球小动脉再次分成毛细血管网,缠绕于肾小管和集合管的周围。
• 肾血液供应经过两次毛细血管网,汇合成静脉,由小叶间静脉→弓形静脉→叶间静脉→肾静脉。
肾脏血管分布的特点 两套相互串联的毛细血管网 ①肾小球毛细血管血压较高 肾小球毛细血管血压平均值为 45mmHg
(约为主动脉平均压的 40%~60%左右 ) , 有利于肾小球的滤过作用②肾小管周围的毛细血管网的血压较低 促进肾小管的重吸收
二、肾血流量及其调节 肾脏的血液供应特点: 流量大: 1200ml/min 占心输出量的 1/5~1/4 供血不均: 皮质 94% 外髓质 5-6% 内髓质 <1% 耗氧量多: 约占机体基础耗氧量 10%
(一)肾血流量的自身调节 动脉压在 80 - 180 mmHg 之间变化时,肾脏
的血流量保持相对恒定,这在去神经或离体肾脏都一样,表明这是自身调节。
肾血流量主要取决于肾血管阻力 入球小动脉 最重要
出球小动脉 叶间小动脉
肌源性机制:
当肾灌注压( 80~180 mmHg )增高时,血管平滑肌因灌注压增加而受到牵张刺激,使得平滑肌的紧张性加强,血管口径相应地缩小,血流的阻力相应地增大,保持肾血流量稳定;
反之则发生相反的变化。
肌源学说肌源学说BPBP :: 180 mmHg 180 mmHg 为血管收缩极限为血管收缩极限 80 mmHg 80 mmHg 为血管舒张极限为血管舒张极限
动 平滑肌 管腔 血流 血流量 血 脉 紧张性 变小 阻力 受限 流 量 血 平滑肌 管腔 血流 血流量 稳 压 紧张性 变大 阻力 恢复 定
• 用罂粟碱、水合氯醛或氰化钠等药物 抑制血管平滑肌的活动,自身调节消失。
(二)肾血流量的神经和体液调节 1. 神经调节 紧急情况 -- 血液的再分配• 肾交感神经活动加强时,引起肾血管强烈收缩,
肾血流量减少。• 肾上腺素与去甲肾上腺素都能作用于 α 受体,使
肾血管收缩,肾血流量减少。
2. 体液调节 血管升压素 前列腺素 腺苷 肾血管收缩 缓激肽 肾血管扩张 内皮素 NO
血管紧张素Ⅱ
安静时在一般的血压变化范围内,主要靠自身调节 保持血流量的相对稳定,以维持正常的泌尿功能。 在应急情况下,肾血管收缩 , 血液分配到脑、心脏等重要器官。
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,从毛细血管到达肾小囊囊腔的过程。 肾小球滤过率 ( glumerular filtration rete,GFR ): 单位时间内两肾生成的超滤液量。 125ml/min, 超滤液量 180L/24h 菊粉的肾小球清除率可代表 GFR 。
第二节 肾小球滤过第二节 肾小球滤过
滤过分数: 肾小球滤过率和肾血浆流量的比值。
125 / 660 * 100% = 19%
衡量肾功能的重要指标 --- 肾小球滤过率、滤过分数 有效滤过压 滤过率大小取决于 滤过系数
一、有效滤过压一、有效滤过压 肾小球滤过的动力,使肾小球不断生成原尿
25
25
( effective filtration pressure.EFP) EFP=肾小球毛细血管血压 -(血浆胶体渗透压 +肾小囊内
压 )
肾小球毛细血管血压
肾小球囊内压
血浆胶体渗透压
有效滤过压
45
25
10
10
45
10
35
0
部位 肾小球毛细 血浆胶体 肾小球 有效 血管内压 渗透压 囊内压 滤过压
入球端 45 25 10 10
出球端 45 35 10 0
有效滤过压为零时 , 即达到滤过平衡 (filtration equilibriu
m)
时 , 滤过停止 .
滤过平衡靠近入球端 ,
有效率过面积小 , 滤过率降低 .
决定和影响滤过的因素2 、滤过的动力—有效滤过压 ( effective filtration pressure , EFP ) EFP=PGC-( πGC+ PBS )PGC :肾小球毛细血管血压 glomerular capillary pressureπGC :血浆胶体渗透压 plasma colloid osmotic pressurePBS :肾小囊内压 pressure in Bowman’s capsule
肾小球滤过的动力: (向毛细血管外) 肾小球毛细血管血压滤过的阻力(向毛细血管内) 肾小囊内压、血浆胶体渗透压、 原尿的胶体渗透压。
滤过的阻力 = 滤过的动力 有效滤过压 =0 滤过平衡
并不是肾小球毛细血管的全程参与滤过。
Pcap较高的原因:1 、入球小动脉粗短,阻力小。2 、毛细血管直接发出,流入容易。3 、出球小动脉细长,阻力大。
肾小球滤过率 安静状态下通过自身调节来维持相对稳定; 应急情况下通过神经体液调节。
二、影响肾小球滤过的因素 有效滤过压 肾血浆流量 滤过系数
(一)肾小球毛细血管血压 自身调节机制 动脉血压变动于 80-180mmHg范围内,
GFR保持不变。 超出自身调节范围, 肾小球毛细血管、有效滤过压、 GFR发生相应改变。 应急情况下通过神经体液调节。
(二)囊内压在正常情况下,肾小囊内压较稳定。
病理变化: 肾盂或输尿管结石、肿瘤 压迫或其他原因引起的输尿管阻塞 肾盂内压显著升高 囊内压也将升高 有效滤过压降低,肾小球滤过率减少
尿量减少
(三)血浆胶体渗透压正常情况下不会发生大幅度波动。
静脉快速注入生理盐水时 病理: 肝功能严重受损 毛细血管壁通透性增强血浆蛋白的浓度明显降低,血浆胶体渗透压
降低。有效滤过压将升高,肾小球滤过率随之增加。
(四)肾血浆流量 主要影响滤过平衡的位置
肾血浆流量加大, 血浆胶体渗透压上升速度减慢,滤过平衡点靠近
出球小动脉端。肾血浆流量减少时, 血浆胶体渗透压上升速度加快,滤过平衡点靠近
入球小动脉端。病理:严重缺氧、中毒性休克 交感神经兴奋,肾血流量和肾血浆流量将显著减少,肾小球滤过率显著减少。
(五)滤过系数 ( Kf ) 是指在单位有效滤过压的驱动下,单位时间
内经过滤过膜的液体量。
Kf = 滤过膜的有效通透系数( K ) X 滤过膜的面积( S )
影响因素 滤过率的变化①有效滤过压毛细血管血压↓ EFP↓ 滤过率↓(大失血)囊内压↑ EFP↓ 滤过率↓(结石、肿瘤)血浆胶体渗透压↓ EFP↑ 滤过率↑(快速大量输液)②肾小球血浆流量↓ 滤过率↓(中毒性休克)③滤过膜通透性和面积滤过膜的孔径↑ 滤过率↑(血尿)滤过膜带负电荷↓ 滤过率↑(蛋白尿)滤过膜面积↓ 滤过率↓(肾炎)
影响滤过的因素
一、肾小管和集合管中物质转运的方式 每天超滤液 180 升, 终尿 1.5 升,近 99% 重吸收。 终尿量、成分取决于: 肾小管和集合管 重吸收、 分泌、 排泄、 肾内外因素的调节
第三节 肾小管与集合管的转运功能第三节 肾小管与集合管的转运功能
1.概念重吸收: 肾小管上皮细胞将物质从小管液的中转运
至血液中去的过程。 特点: 选择性、对某些物质的有限度的重吸收。分泌: 肾小管上皮细胞将自身产生的物质或血液
中的物质转运至小管液的过程。
2. 物质转运方式: (1) 被动重吸收: 扩散、渗透、易化扩散、溶剂拖曳(随水转运)
(2) 主动重吸收: 原发性、继发性主动转 3. 小管液物质转运的通路 (1) 跨细胞: 溶质 小管上皮细胞 基底侧膜 组织间隙 (2) 细胞旁: 水分子、 Cl- 、 Na+ 小管上皮细胞间紧密连接
转运体部位: 腔面膜 基底侧膜方式: 同向转运 逆向转运
(一) Na+ 、 Cl- 和水的重吸收 1 、近端小管 重吸收:超滤液中约 70% 的 Na+ 、 CI- 和水 全部葡萄糖、氨基酸 分泌 : H+
Na+ -- H+逆向转运
二、肾小管和集合管中各种物质的 二、肾小管和集合管中各种物质的 重吸收与分泌 重吸收与分泌
氨基酸
Na+
X
水
( 1 )近端小管前半段: 2/3跨细胞途径 Na+--葡萄糖、 Na+--氨基酸 同向转运主动 Na+--H+逆向转运;
( 2 )近端小管后半段: 1/3 细胞旁途径
Na+ - H+ 交换、 CI- -HCO3-逆向转运体
• CI- 浓度比管周组织间液高 20%-40% ,
CI-顺浓度梯度经细胞旁路而重吸收回血。
• CI- 被动重吸收是生电性的,造成管腔内带正电, N
a+顺电位差通过细胞旁路而被动重吸收。• 通过细胞旁路的 NaCl 重吸收是被动的。
HCO3-
CI-
Na+
CI-
Na+
• 约 70% 水在近曲小管随 NaCl 等溶质重吸收而被重吸收,
该段小管液与血浆渗透压相同,为等渗重吸收(必须重吸收) 。
水的重吸收特点:水的重吸收特点:
2 . 髓袢 约 20% 的 NaCl 、 15% 的水被重吸收降支细段:对 Na+ 不易通透,水通透性高升支粗段 : 对水不易通透, Na+ 、 K+ 、 2Cl- 同向转运体
髓袢升支粗段重吸收机制 : 上皮细胞基侧膜上的 Na+泵 继发性主动 Na+ 、 K+ 、 2Cl- 同向转运体 能源来自跨管腔膜的钠梯度、 Na+ 的原发性主动转运、 Cl- 和 K+ 的逆向转运
证据: 管腔内正电位( +10mV ), Cl-逆电化学梯度重吸收 ;
灌流液无 K + 则正电位消失, Cl- 重吸收减少; 使用钠泵抑制剂(哇巴因), Cl-转运减少。
抑制剂(哇巴因)
抑制剂呋喃苯氨酸
作用:髓袢升支粗段对水的通透性很低, 水不被重吸收而留在小管内。NaCl 重吸收 小管液低渗 组织间液高渗水和盐重吸收的分离,利于尿液的浓缩和稀释
利尿剂:呋喃苯氨酸等与同向转运体结合,干扰尿的浓缩机制,利尿
3 . 远端小管和集合管 重吸收约 12% 的 Na+ 和 CI- 、不同量的水 分泌 K+ 、 H+
特点: 根据机体的水、盐平衡状况分别进行调节
性重吸收 水的重吸收主要受 ADH 调节, Na+ 的重吸收主要受醛固酮调节。 ( K+ -- Na+ 、 K+ -- H+ )
( 1 )远曲小管始段 特点: 对水的通透性很低, 主动重吸收 NaCl ,继续产生低渗小管液。 机制: Na+ - Cl- 同向转运进入细胞 Na+泵将 Na+泵出细胞而主动重吸收回血。• 利尿药:• 抑制 NaCl 同向转运体
低渗小管液血液
(2) 远曲小管后段和集合管 Na+ - Cl-
• 含有两类细胞 主细胞 ①重吸收 Na+ 和水 ( 水孔蛋白 ) , ②分泌 K+
闰细胞 主要分泌 H+
• 细胞间隙的紧密连接 对小离子如 Na+ 、 K+ 和 Cl- 等的通透性低
特点 : 建立的管内外 - 离子浓度梯度 电位梯度大
主细胞 -
重吸收 Na+ 、水 分泌 K+
主要通过管腔膜 Na+ 通道、 水孔蛋白 (AQP-2)
基底侧膜 Na +泵 (AQP-3 、 AQP-4)
Cl-
AQP-2
远曲小管初段 远曲小管后段和集合管
ATP
(二) HCO3- 的重吸收与 H+ 的分泌
进入血液的 HCO3- 是上皮细胞内生成的
特点: 正常情况下全部滤出的 HCO3
-都被重吸收1. 近端小管: 80% 以 CO2 的形式重吸收,优先重吸收。
上皮细胞碳酸酐酶的泌酸能力有关。 细胞分泌 1 个 H+ ,吸收 1 个 HCO3
- 。
近端小管 HCO3- 的重吸收的细胞机制
作用: 调节体内的酸碱平衡机制: 上皮细胞分泌 1 H+ 使 1 HCO3
- 和 1 Na+ 重吸收回血 滤过的 HCO3
-超过分泌的 H+ ,盛余 HCO3-随尿排
出体外。利尿剂: 乙酰唑胺可抑制碳酸酐酶的活性,引起利尿。特点: CO2 透过管腔膜的速度明显高于 CI- 的速度, HCO3
- 的重吸收率明显大于 CI- 的重吸收率。
2.髓袢: 主要发生在升支粗段,机制与近端小管相同。3.远端小管和集合管• 闰细胞逆电化学梯度分泌 H+
质子泵 -逆 1000倍化学梯度主动转运
两种机制 H+ -K+ -ATP酶。
决定尿液酸碱度的因素
泵至小管液的
H+
HPO4-2 HCO3
- NH3
H2PO4- H2CO3
NH4+
Na+ Cl-
Na H2PO4 NH4 Cl
Na HCO3
闰细胞
( 三 )NH3 的分泌与 H+ 、 HCO3- 的转运关系 :
来源:谷氨酰胺脱氨基 部位:主要发生在近端小管 机制: 通过上皮细胞顶部膜逆向转运体 Na+ -H+转运体进入小管液
1分子的谷氨酰胺脱氨, 生成2个 NH3
+进入小管液, 机体获得二个(新生) HCO3
-
集合管特点:细胞生成的 NH3
细胞膜对 NH3 高度通透,扩散方式进入小管液 NH4
+ 不易通透
H+ 分泌增加促使 NH3 分泌增多。 肾小管细胞分泌 NH3
铵盐形成促进了排 H+ 促进了 NaHCO3 的重吸收
作用: 生理情况下 50% 的肾脏分泌 H+ 由 NH3缓冲。 氨的分泌也是肾脏调节酸硷平衡的重要机制之一。
( 四) K+ 的重吸收和分泌 1. 特点:滤过的钾 35克绝大部分重吸收入血, 终尿内的钾 3克为分泌的产物。 肾小球滤过量2. 排出量取决 肾小管对钾的重吸收 肾小管对钾的分泌量 ( 最为重要 )3. 部位:
近端小管:约 65-70% 髓袢: 25-30% 远曲小管、集合管:重吸收、分泌钾(主细胞)
4.刺激 K+ 分泌的因素: ①细胞外液钾浓度升高
钠泵活动增强、 细胞膜通透性增高、 刺激醛固酮分泌;
②醛固酮分泌增加 ③小管液流量增高
(冲刷、降低小管液钾浓度)
(五)钙的重吸收和排泄
肾小球滤过的钙 :
70% 近端小管与钠重吸收平行 20% 在髓袢 9% 在远端小管和集合管 <1% 的钙随尿排出
机制和部位:近端小管 80% 溶剂拖曳方式 - 细胞旁路入细胞间隙, 20%-跨细胞途径重吸收。 电化学梯度进入细胞内 - 基侧膜由 Ca2+-ATP酶、 Na+-Ca2+ 交换机制主动转运出细胞。髓袢升支粗段,小管液为正电位 对钙主动重吸收和被动重吸收。远端小管和集合管,小管液为负电位, 钙的重吸收为跨细胞途径的主动转运。
影响钙排泄的因素 甲状旁腺激素(最主要)
血磷浓度 细胞外液量 动脉血压和血浆 pH
(六)葡萄糖和氨基酸的重吸收 部位:在近曲小管重吸收,尤其是初段。 机制:继发性主动重吸收 基侧膜上的葡萄糖转运体 2转运进入细胞间隙 特点:肾糖阈、吸收极限量
正常时肾小管可将滤出的全部葡萄糖重吸收回血,如果在近端小管以后的小管液中仍含有葡萄糖,则尿中将出现葡萄糖。
肾糖阈 : 当血液中葡萄糖浓度超过 160-180mg/100m
l时,有一部分肾小管对葡萄糖的吸收已达到极限,尿中开始出现葡萄糖时的血糖浓度。
人肾的葡萄糖吸收极限量 在体表面积为 1.73m2 的个体, 男性为 375mg/min ,女性为 300mg/min 。 同向转运体的数目有限的缘故
氨基酸的转运机制 与葡萄糖基本一样, 有多种转运体。
蛋白质的转运机制 微量 - 胞饮
肾小管和集合管 H2O重吸收的总结 部位 量 机 制 特 点 近曲 65% 被动 (渗透作用 ) ①球 -管平衡 小管 ①细胞旁路 ②不受调节 ②水通道 对终尿量的影响不大
髓袢 15% 降支细段被动 升支对水不通透 (渗透作用 )
远曲管 10% 被动 (水通道 ) ①远曲管初段水不通透 集合管 ② ADH调节被动 (水通道 ) 影响终尿量
肾小管和集合管 Na+重吸收的总结
部 位 量 机制 特点 近曲 60-70% ①初段主动 (管腔膜 Na+-X ①定比重吸收 小管 偶联转运,管周膜 Na+泵 ) (泵 -漏现象 ) ②后段被动 (顺电位差经 ②不受调节 细胞旁路 ) 髓袢 25-30% ①细段被动 (顺浓度差 ) ①降支细段对 Na+不通透 升支 ②粗段主动 (Na+-K+-2Cl- ②重吸收量与尿浓缩有关 同向转运体复合物 )
远曲管 10% ①管腔膜 Na+-Cl-交换 ①无泵 -漏现象 集合管 ②管周膜 Na+泵 ②受调节
第四节 尿液的浓缩和稀释
肾脏对尿渗透压的调节 -实现调节体内水平衡 正常人尿液渗透浓度 约 50-1200mOsm/kgH2O 之间波动。 高渗尿:缺水、尿浓缩。 低渗尿:水过剩、尿稀释。 等渗尿:可能为肾功能受损。
一、尿液的稀释
1. 主要部位: 髓袢的升支粗段主动重吸收 Na+ 和 CI-
远端小管和集合管 2.机制: 小管液的溶质被重吸收, 水不易被重吸收。 3. 发生情况: 体内水过剩和 ADH 的减少
• 逆流倍增:• 横向梯度小变化→纵向梯度成倍变化 由于管壁通透性和管道周围环境的作用,
形成温度递度,这就是逆流倍增现象。 髓袢、集合管的结构与逆流倍增的模型很
相似。
髓袢升支粗段末段:主动重吸收 Na+ 和 CI- ,水不被重吸收,小管液为低渗。
体内水过剩而抗利尿激素释放被抑制时, 远端小管、集合管对水的通透性降低, NaCl继续重吸收,使小管液渗透浓度进
一步下降。可至 50mOsm/kgH2O ,形成低渗尿,造成
尿液的稀释。
严重尿崩症患者,每天可排出高达 20L 的低渗尿 .
ADH存在与否对尿浓缩的影响
二、尿液的浓缩 小管液中溶质未被重吸收,水被重吸收, 引起尿液的浓缩。 浓缩尿是哺乳类动物特有的功能。• 髓袢的长度越长,浓缩尿的能力越强。
沙鼠可以产生高于血浆 20倍的浓缩尿。 人可产生高于血浆 4~5倍的浓缩尿。部位:远端小管、集合管
机制: 1.必要条件 : 髓质的渗透压梯度 -- 抽吸水分的力
2. 部位: 远端小管、集合管对水的通透性 (ADH)3. 结构基础:
髓袢的“ U”型结构;逆流倍增 直小血管的发卡样排列;逆流交换 从皮质到髓质走向的集合管。
4. 功能基础: 髓袢、远端小管和集合管对水、溶质
通透性的差异、重吸收溶质能力的差异。
(一)尿浓缩的必要条件:肾髓质的渗透梯度
形成过程 ①前提: 各段肾小管对水、尿素和 NaCl 通透性不同②外髓部高渗梯度的形成 髓攀升支粗段主动重吸收 NaCl (原动力)③内髓部高渗梯度的形成 尿素和 NaCl 共同形成④尿素再循环 生理意义: a . 促进髓质渗透梯度的建立• b. 节省能量
①形成肾髓质高渗梯度的物质: 外髓质: 主要是 NaCl。 内髓质: 主要是 NaCl+尿素
②形成肾髓质高渗梯度的决定因素: 逆流系统 + 各段对物质的选择性通透 →逆流倍增现象。
髓袢、远曲小管和集合管的通透 部位 水 NaCl 尿素髓袢降支细段 高度通透 不易通透 不易通透 升支细段 不通透 高度通透 中等通透 升支粗段 不易通透 主动重吸收 不易通透
远 曲 小 管 有 ADH时 主动重吸收 不易通透 易通透 集 合 管 有 ADH时 主动重吸收 外髓部不通透 易通透 内髓部易通透
(二)逆流倍增作用模型
甲管内 NaCl 液体向下流,乙管内 NaCl 液体向上流,丙管内 NaCl 液体向下流,渗透压低M1 膜对液体中 Na+ 由乙管泵入 甲管 对水不通透M2 膜对水易通透
(三)渗透梯度的形成过程及机制 形成渗透压梯度的主要因素 动力 : 髓袢升支粗段对 NaCl 的主动重吸收 溶质 : 尿素和 NaCl
1. 外髓部渗透梯度的形成 髓袢升支粗段对 Na+ 和 Cl- 的主动重吸收,
对水不通透。
2. 内髓部 (逆流倍增 )
(1) 髓袢降支细段对水易通透, NaCl 、尿素不通透。 (2) 髓袢升支细段对水不通透, NaCl 、尿素中度通透。 (3) 远曲小管前段对水不通透, NaCl 、尿素中度通透。 (4) 髓质集合管对尿素高度通透,尿素的再循环。 ( ADH )
尿液的浓缩与稀释过程尿液的浓缩与稀释过程
肾小管各段对溶质、水通透性
━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━ 部位 水 NaCl 尿素─────────────────────────────
髓袢 降支细段 易通透 不易通透 不易通透 升支细段 不易通透 易通透 中等通透 升支粗段 不易通透 Na+ 主动重吸收 不通透 Cl- 继发性主动重吸收 远曲小管 有 ADH 时易通过 Na+ 主动重吸收 不易通透 集合管 皮质部 有 ADH 时易通过 Na+ 主动重吸收 不易通透
髓质部 有 ADH 时易通过 Na+ 主动重吸收 易通透, 并增加尿素通透 ━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━
三、直小血管在维持肾髓质高渗中的作用
逆流倍增器 – 建立肾髓质的渗透压梯度。逆流交换器 – 维持肾髓质的高渗状态。
直小血管的逆流交换作用 只带走少量溶质和多余的水, 保留了髓质组织液中的溶质 , 维持肾髓质高渗梯度。
逆流交换系统从热源带走热量少
机制: ①Na+ 、尿素循环流转: 直小血管降支、升支、局 部组织液之间进行。 ②直小血管血流速度慢 ,
充分进行逆流交换。 ③直小血管升支 离开外髓部时 , 多余的溶质与水从髓质组织液
中随血流 Na+返回体循环。
逆流倍增、逆流交换
尿液浓缩机制:1.起点: NaCl在髓袢升支粗段的主动重吸收2.基础:肾小管各段对水、溶质通透性不同3. 逆流倍增机制:建立髓质高渗梯度4.尿素再循环:使渗透梯度加强5.直小血管的作用:维持该梯度6.ADH的作用:大量水分进入肾脏间质,被
直小血管等重吸收,尿液得以浓缩。7.在这整个过程中,任何一个环节出了问题,都将影响到尿浓缩的程度。
第五节 尿生成的调节
一、肾内自身调节(一)肾小管中溶质的浓度 • 小管内溶质形成的渗透压是对抗重吸收水
的力量。 • 小管内渗透压增加,水重吸收减少,并导
致 NaCl 重吸收减少,尿量增加。 • 渗透性利尿:糖尿病和甘露醇应用等。
(二)球 - 管平衡( glomerulotubular balance )
定义: 正常情况时无论肾小球滤过率增大或减少 , 近端小
管对 Na+ 、水的重吸收率也随之增大或减少,这种现象称为球 - 管平衡。
• 近端小管对 Na+ 、水的重吸收率始终占肾小球滤过率的 65%~ 70%,称为近端小管定比重吸收。
• 形成机制 管周血管血压 血浆胶体渗透压
近端小管对Na+ 、水的重吸收率
• 生理意义: 保持尿量与尿钠的相对稳定。
球管平衡的破坏渗透性利尿:脱水充血性心力衰竭:
水肿
二、神经调节和体液调节(一)肾交感神经 1. 出入球小动脉的收缩 有效滤过压下降 2.刺激球旁细胞释放肾素 AngⅡ、 ALD
3. 促进肾小管对小管液(钠、水等溶质)的 重吸收
释放递质:去甲肾上腺素
( 二 )抗利尿激素( antidiuretic hormone, ADH )
血管升压素( arginine vasopressin, AVP ) 来源: 下丘脑 - 视上核室旁核
组成: 多肽
• ADH 的作用特点 • 增加远曲小管和集合管对水的重吸收 Increasing the water permeability
• 提高髓质的渗透浓度,有利尿液浓缩
ADH作用机制
• 影响 ADH 释放的因素1.体液渗透压 ADH的有效刺激主要是 :血浆晶体渗透压↑
反射途径 : 血浆 Na+ 、 Cl- (有最效刺激 )↑ 甘露醇、蔗糖 ↑ → 血浆晶体渗透压↑ 大量出汗、严重呕吐腹泻
→ 下丘脑渗透压感受器 + → 反射性 ADH分泌
远曲小管、集合管水重吸收 ↑ → 尿量↓
水利尿: 大量饮水 → 血浆晶体渗透压 ↓ → 下丘脑渗透压感受器( - ) → 反射性 ADH分泌↓
→ 远曲小管、集合管水重吸收↓ → 尿量↑ 尿液稀释。 大量饮清水引起尿量增多的现象,称为水利尿。 大量饮生理盐水尿量变化不明显。
水利尿( Water diuresis )
2.血容量(心肺感受器、压力感受器)
特点:敏感低( 5%-10%↓)、 ADH↑晶渗压调定点下移机制:循环血量↓ → 心肺感受器刺激↓ 迷走神经传入冲动
下丘脑抑制作用↓ → ADH↑
• BP (平均动脉压 100mmHg )→压力感受器( +) 传入冲动↑ 下丘脑抑制作用→ ADH↓
• BP ≺ 100mmHg →下丘脑抑制作用↓→ ADH↑
3.其他因素
ADH↑ ①恶心→ ADH↑有效刺激 ②疼痛、应激刺激、 ANGⅡ、低血糖 ③药物:尼古丁、吗啡 ADH↓ 乙醇
(三)肾素 - 血管紧张素 -醛固酮系统Renin-Angiotensin-Aldosterone system,RAA
1. 肾素 - 血管紧张素 -醛固酮系统组成成分
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14
天冬 -精 - 缬 - 酪 - 异亮 - 组 - 脯 - 苯丙 - 组 - 亮 - 亮 -缬 - 酪 - 丝 -R ( 血管紧张素原 )
N ↓
天冬 -精 -缬 -酪 -异亮 - 组 -脯 -苯丙 - 组 -亮 + 亮亮 --缬缬 --酪酪 --丝丝 -R-R( 血管紧张素Ⅰ )
↓ (angiotensin 1-10 10P )
天冬 - 精 -缬 -酪 -异亮 - 组 -脯 -苯丙 + 组组 -- 亮亮 -- 亮亮 --缬缬 --酪酪 --丝丝 -R-R( 血管紧张素Ⅱ )
(angiotensin 1-8 8P)
2. 血管紧张素Ⅱ的功能 (1) 直接刺激近端小管对 NaCl 的重吸收 (2)改变肾小球滤过率 ①ANGⅡ↓→出球小动脉收缩→肾血流量↓ ↓ 肾小球毛细血管血压↑ 滤过率不明显 ANGⅡ↑ →出球小动脉强烈收缩→滤过率↓↓ ② ANG Ⅱ→系膜细胞收缩→ Kf值↓→滤过率↓ ( 3 ) ANG Ⅱ→血管平滑肌生成前列环素、 NO → 血管舒张
3.醛固酮 (aldosterone )的功能
来源:肾上腺皮质球状带 作用: 促进远曲小管和集合管重吸收 Na+ 、排 K+
重吸收形式:中性 NaCl 的形式 Na+-K+ 交换形式
影响 ALD 释放的因素 Ang Ⅱ、高 K+ 、低 Na+
• ALD作用机制 :
• 醛固酮进入远曲小管和集合管的上皮细胞 ,与胞浆受体结合 , 形成胞浆受体复合物 ,穿过核膜进入细胞核内 , 促进 mRNA 的合成 ,导致多种醛固酮诱导蛋白的合成。
诱导蛋白作用:①生成管腔膜的 Na+ 通道蛋白 管腔膜的 Na+ 通道数量增加 ,加速转运 Na+
;②增加 ATP 生成量③提高基侧膜的 Na+泵活性 Na+ 主动转运增加 ,
Na + -K + 交换增强 ,
Cl- 和水重吸收增加 , 细胞外液量增多
醛 固 酮 作 用 机 制
4. 肾素分泌的调节 (1) 肾内机制 :
① 入球小动脉处的牵张感受器↓→肾素释放 ② 致密斑的化学感受器 – Na+ ↓ →肾素释放↑
(2) 神经机制 :
交感神经刺激球细胞 ß 受体→肾素释放↑( 3 )体液机制: 肾上腺素、去甲肾上腺素等
失血导致肾素分泌 少量失血 肾交感神经兴奋
中等失血 牵张感受器 肾素↑→ 尿量↓ 大量失血 化学感受器
( 四 )心房利尿钠肽 (ANP) 1. 来源:心房肌 2.作用:促进 Na+ 和水的排出 3.作用机制: 抑制集合管对 NaCl 的重吸收、 抑制肾素的释放、 抑制 ALD 和 ADH 的放和分泌4. 调节因素:循环容量
(五 ) 其它激素 1.缓激肽: 肾小动脉舒张,抑制集合管对 Na+ 和水重吸
收 2 前列腺素 (PG) : 增加肾血流量, 血管紧张素 II 能促进 PG 的释放; 3.甲状旁腺素: 促进远曲小管和集合管钙和磷酸盐的重吸收;
第六节 清 除 率( clearance, C)一、定义和计算方法 • 概念: 肾在单位时间内( min )能将多少毫升
血浆中某一物质完全清除,这个被完全清除了的该物质的血浆毫升数,称为该物质的血浆清除率。
单位 ml/min
第六节 清除率 第六节 清除率 (clearance)(clearance)
一 . 清除率的概念和计算方法 清除率是一个抽象的概念 尿量 尿中某物质 尿中 血浆浓度 清除率 (V) 的浓度 (u) 排出量 (P) (C) 甲 1ml/min 1mg/1ml 1mg/min 1mg/100ml 100ml/min
乙 0.8ml/min 0.5mg/ml 0.4mg/min 0.32mg/100ml 125ml/min
血浆清除率 : 肾脏在单位时间内 ( 一分钟 ) 内能将多少毫升血浆 中所含的某物质完全清除出去 , 这个完全清除了 某物质的血浆毫升数 , 称为该物质的血浆清除率 .
测定三个数值: Ux = 尿中该物质的浓度 (mg/100ml)
V = 尿量 (ml/min)
Px = 血浆中该物质的浓度 (mg/100ml)
尿中该物质 (Ux )均来自血浆 ,
血浆中该物质 (Px ) 的量在一分钟内全部由尿排出 ,
Ux .V = Px.Cx Cx=Ux.V/Px
血浆清除率计算方法 : U: 尿中某物质的浓度 V: 每分钟尿量 P: 血浆中某物质的浓度
U×VC= ———
P
1. 清除率只是一个相当量 .
2. 各种物质的清除率是不一样的 .
葡萄糖的清除率 (?)
二、测定清除率的意义(一)测定肾小球滤过率:
测定的物质必须是: 全部滤过 不被重吸收和分泌 这种物质从肾小球滤出后 ,
在小管液中浓度既不增多又不减少 ,
即尿中浓度 = 血浆中的浓度。
1.菊粉清除率如给受试者缓慢静脉滴注菊粉 ,实验中维持 血浆浓度 (P) 为 1mg / 100ml 计算受试者尿量 (V) 为 1ml / 1min
尿中菊粉 (inulin) 浓度为 (U) 125mg/100ml
125mg /100ml X lml / 1min = 1mg / 100ml = 125ml / min•
C= ——— P
U×V
2. 内生肌酐清除率 磷酸磷酸肌酸 内生肌酐 代谢终产物
方法:排除食物中外来肌酐的影响;避免剧烈运动。
收集 24 小时尿量 (V),
测定尿中肌酐浓度 (U),
同时取静脉血 2ml,测血浆肌酐浓度 (P) 。
肌酐清除率 (C) =
尿肌酐浓度 ( mg/L ) X 24 h 尿量 ( L/24h )
───────────────────
血浆肌酐浓度 ( mg/l)
内生肌酐在血浆中浓度仅 0.1mg/100ml (少量分泌、重吸收)
( 二 ) 测定肾血流量 如果血浆中的某物质 , 经肾脏循环一周后能通过滤过和分泌被完全清除掉 , 其每分钟从尿中排出的量就等于每分钟通过肾脏的血浆中所含的量 .
该物质每分钟从尿中排出量 (U X V) : U X V =RPF X PX
利用碘锐特测定肾血浆流量的方法 :
静脉滴注碘锐特(对氨基马尿酸, PAH ) ,
受试者: 维持血浆浓度 (P)1~3mg/100ml,
血液流经肾一次后碘锐特、 PAH 90%清除
碘锐特、 PAH清除率代表有效血浆流量
碘锐特、对氨基马尿酸 (PAH):
即能自由滤过又能被分泌 (≈90%/ 流过肾一周 ),故 PAH 的血浆清除率 =有效肾血浆流量。
测定 PAH清除率可计算肾血浆流量
测得: C PAH = 594 ml / min
假定:肾动脉血碘锐特、 PAH 90%清除
CPAH 594 ml / min
RPF = 0.90 = 0.90 = 660ml / min
已知GFR ( 125ml / min ) , 计算滤过分数( FF)
GFR 125ml / minFF= RPF = 660ml/ min X 100%=19%
计算肾血流量 (RBF) 660ml/ min RBF= 100-45 X 100 = 1200ml/ min
(三)推测肾小管重吸收和分泌功能 (三)推测肾小管重吸收和分泌功能
1.正常 GFR= 125 ml/min 此时无重吸收和分泌 2. C125 :表物质被重吸收或重吸收分泌 ( 尿素 )
3. C125 :表物质被分泌或重吸收分泌( 肌酐)
(碘锐特)
4. C = 0 :表物质被完全重吸收( eg : GS )
第七节 尿的排放
尿的生成是连续的,尿的排放是间断的 。
一、 膀胱和尿道的 神经支配
• 神经支配丰富
二、排尿反射
• 反射弧的组成 • 感受器的特点 上位中枢对反射的影响
排尿反射排尿反射
膀胱内充盈 膀胱壁牵张感受器兴奋 脑干、皮层高级中枢 (排尿欲)
排尿反射低级中枢
膀胱逼尿肌收缩,内括约肌舒张
尿液进入后尿道 刺激尿道感受器
正反馈 阴部神经抑制外尿道括约肌舒张
排尿
尿频,尿频, 尿潴留,尿潴留, 尿失禁。尿失禁。
名词解释:• 肾单位、• 肾小球滤过率 ( glomerular filtration rate,
GFR )、• 滤过分数、• 有效滤过压、• 水利尿、• 渗透性利尿、• 管 - 球反馈、• 清除率、• 球 - 管平衡
问答题1.简述影响肾小球滤过率的因素 .
2. 大量失血的病人其尿量会发生什么变化?为什么?3. 大量饮清水后尿量会发生什么变化?为什么?4. 大量出汗后尿量会发生什么变化?为什么?5.试分析水利尿和渗透性利尿产生的不同机制。6.简述尿生成的过程。7. 简述肾髓质渗透压梯度的形成及维持原理。8. 测定血浆清除率有何理论意义 ?