中国医科大学生理学尿的生成和排出.ppt

1、第八章尿的生成和排出排泄: 机体代谢的终产物和进入体内的异物 等，通过血液循环经排泄器官排出体 外的过程。 排泄途径: 肾脏 尿 肺脏 CO2、H2O 皮肤 汗、H2O、部分无机盐 大肠 胆色素,肾脏的主要功能： 排出机体代谢产物和异物； 调节水和电解质平衡； 调节体液渗透压、体液量和电解质浓度； 调节酸碱平衡； 内分泌功能： A.肾素：参与动脉血压调节 B.促红细胞生成素：参与骨髓RBC生成 C.25-VD3在近端小管1-羟化酶作用下转 化成1，25二羟VD3,调节钙的吸收和血 钙水平 D.激肽、前列腺素：参与局部或全身血管 活动调节,肾小球的滤过尿生成基本过程 肾小管和集合管选择性重吸收

2、肾小管和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(一)肾单位和集合管 肾小球 肾小体 肾小囊 肾单位 近端小管:近曲、近端小管 肾小管 髓袢细段:降、升支细段 远端小管:升支粗段、远曲 集合管,(二) 皮 质 肾 单 位 和 近 髓 肾 单 位,(三) 球 旁 器,斑,(四)肾的神经支配 肾交感神经 肾动脉 肾小管 球旁细胞 调节肾血流量； 调节滤过率、重吸收 调节肾素的释放,NE,二、肾脏血液循环的特征 (一) 血供特点 1. 流量大，但分布不均 1200ml/min 占心输出量1/51/4 皮质：94% 分布 外髓：5%6% 内髓：7万不通过 电荷选择性:负电荷不通过,二

3、、滤过的动力有效滤过压(effective filtration pressure),有效滤过压=肾小球毛细血管血压 (血浆胶体渗透压肾小囊内压)入球端有效滤过压=10mmHg出球端有效滤过压= mmHg,滤过平衡：有效滤过压下降为零时,三、影响肾小球滤过的因素 1. 滤过膜(面积、通透性) 2. 有效滤过压 肾小球毛细血管血压 血浆胶体渗透压 囊内压 3. 肾血浆流量,第三节 肾小管和集合管 物质的转运功能重吸收(reabsorption)：物质从肾小管液(原尿)中转运至血液中的过程。 重吸收的质和量上, 近端小管居首位。分泌(secretion)：上皮细胞将本身产生的或血液中的物质转运至肾

4、小管腔内的过程。,第四节 尿液的浓缩和稀释一、尿浓缩和稀释机制逆流学说 (countercurrent theory) （一）逆流系统 逆流倍增,逆流系统模式图,逆流交换作用示意图,（二）肾髓质的渗 透压梯度现象 (osmotic gradient),1. 肾皮质外髓内髓，渗透压逐渐升高 2. 肾髓质渗透压梯度与尿浓缩、稀释的关系：髓质高渗对小管液中水有抽吸力 远曲小管和集合管上皮细胞对水 的通透性受ADH调节,二、髓质渗透压梯度形成机制,1.外髓渗透压梯度：髓袢升枝粗段主动重吸收NaCl形成的；(主要动力)2.内髓渗透压梯度：内髓部集合管扩散出的尿素和髓袢升枝细段扩散出的NaCl共同形成的；

5、3.尿素的再循环促成了整个髓质渗透压梯度的建立。,三、直小血管维持髓质渗透压梯度的 作用 降枝渗透压低于髓质：NaCl、尿素进 入降枝，水进入髓质。 升枝渗透压高于髓质：NaCl、尿素进 入髓质，水进入升枝。 意义：使髓质中的溶质不被血流带走, 多余水被带走， 从而维持髓质 渗透压梯度。,一、肾小管和集合管的重吸收机能,(一)重吸收方式 1. 被动重吸收(渗透、扩散) 2. 主动重吸收(离子泵、吞饮)(二) Na+、Cl-和水的重吸收1.近端小管 重吸收的量大、种类多，等渗重 吸收。 近端小管前半段：,A. Na+-H-交换体，逆向转运。 B. Na+与GS、AA、Cl-等同向转运。 基侧膜N

6、a+泵将Na+泵入细胞间隙， GS、AA、Cl-易化扩散入间隙。 均为继发主动重吸收。 C. 水重吸收：上述物质被重吸收入 细胞间隙间隙渗透压水通 过紧密连接、上皮细胞入间隙 间隙静水压水重吸收入血。 Na+、水重吸收多于Cl- ，HCO3-重吸收 优于 Cl-， Cl-留在小管液中，浓度高。,近端小管后半段 A.跨上皮细胞途径: 有Na+-H+和Cl-HCO3-的逆向交换体，其转运结果，Na+、Cl-进入细胞内，H+、HCO3- (HCO3-以CO2方式可重新进入细胞)进入小管液；进入细胞内的Na+由Na+泵泵入细胞间隙、Cl-由基侧膜K+-Cl-同向转运体转运至细胞间隙，再吸收入血。,B.

7、细胞旁路途径: 进入小管液的Cl-比细胞间隙中高20% 40%，Cl-经紧密连接顺浓度梯度入细胞间隙而被重吸收；由于Cl-重吸收后，管内呈正电位，驱使小管液内Na+顺电位差经紧密连接而被重吸收。,2.髓袢对物质的重吸收 重吸收20%的Na+、Cl- 、K+；15%水A.降支细段：对Na+、Cl-的通透性极低， 对水通透，在组织液高渗作用下水被 重吸收，小管液渗透压逐渐升高。B.升支细段：对水不通透，对Na+、Cl- 通透，NaCl扩散入间隙，故小管液流 经升支细段时，渗透压逐渐下降。,C.升枝粗段：主动重吸收NaCl。机制：粗段上皮细胞基侧膜Na+泵造成细 胞内低Na+，Na+:K+:2Cl-

8、同向转运体 继发主动转运；另有1个Na+顺电位差 经细胞旁路重吸收；该段对水通透性 低，水留在小管液中，由于NaCl被重 吸收，造成水、盐重吸收分离，形成 髓质高渗。 呋喃苯胺酸(呋塞米，furosemide)可抑 制Na+:K+:2Cl-同向转运。,髓袢升枝粗段继发性主动重吸收Na+、K+和Cl-示意图,3.远端小管和集合管的重吸收 A.重吸收12%的Na+、Cl-，不同量的 水，分泌不同量的K+和H-； B.对Na+、Cl-和水的重吸收量根据体内 水盐平衡状况调节； C.水重吸收受ADH调节； D.Na+、K+的转运受醛固酮调节；,远曲小管始段： A.该段小管对水不通透，仍能主动重吸 Na

9、Cl，使小管液渗透压继续降低。 B.小管管腔膜Na+-Cl-通过同向转运体 转运入胞，再由Na+泵泵入细胞间隙。 (噻嗪类利尿剂抑制此处Na+-Cl-转运) 远曲小管后段和集合管： 主细胞：重吸收Na+ 和水。 Na+通过管腔膜Na+通道顺电化学梯 度入胞，再由Na+泵泵入细胞间液。,主细胞基侧膜(即管腔膜)的Na+泵功能： 维持内低的Na+浓度，并成为小管液中 Na+经顶端膜通道进入细胞的动力; 氨基吡咪(阿米洛利,amiloride)抑 制顶端膜Na+通道 造成小管液的负电位： 使小管中Cl-经细胞旁路重吸收; K+分泌入小管腔的动力; 闰细胞:与泌H+有关。集合管对水的重吸收：取决于上皮

10、细胞顶端膜含水孔蛋白(aquaporin，AQP-2)的多寡，而其受ADH调控。,(三)HCO3-重吸收与H-的分泌1.近端小管的重吸收 80%HCO3-的重吸收以CO2形式进行的， 故HCO3-重吸收率明显大于Cl-的重吸 收率。 过程：Na+-H+交换的H+进入小管液+滤液 中的NaHCO3分解为Na+和HCO3- H2CO3H2O +CO2进入细胞 H-的分泌：Na+-H+交换H+进入小管液(碳酸酐酶抑制剂乙酰唑胺可抑制H+的分泌),近端小管重吸收HCO3-细胞机制,2.髓袢的重吸收： 主要是升支粗段。机制同近端小管。3.远端小管和集合管的重吸收： 远端小管和集合管闰细胞可主动分泌H+。

11、分泌入小管液中的H+可与HCO3-、HPO42-、NH3结合, 降低小管液H+。小管液pH降低时，H+分 泌减少。,(四)K+重吸收: 6570%在近端小管，25 30%在髓袢重吸收，且比例固定。(五)葡萄糖重吸收：100%在近端小管由 Na+-葡萄糖转运体继发动重吸收。 肾糖阈：尿中开始出现糖的血糖最低值。 180mg/dl (滤过量=225mg/dl) 吸收极限量：滤过量=375mg/dl(男) 300mg/dl(女)(六)氨基酸重吸收：机制同glucose。(七)其他物质：HPO4 2、SO4 2 与Na+同向转运； 少量蛋白质吞饮。,二、肾小管和集合管的 分泌功能 分泌 (secret

12、ion)： 上皮细胞将本 身产生的物质或血液中的 物质转运到肾小管腔内的 过程。,(一)H+的分泌和H+-Na+交换， 小管细胞中： CO2 H2O 碳酸酐酶 H2CO3 HCO3- H+ 分泌 部位及机制： 近端小管：分泌80%的H+,H+-Na+逆向交换 远曲小管和集合管的闰细胞： H+泵泌H+ 入小管液， H+与HPO4 2-和NH3 结合排出 ； 胞内HCO3-与Na+一起入血。,(二)NH3的分泌 部位：近端小管、髓袢升支粗段、远曲小 管和集合管 在近端小管： 谷氨酰胺 谷氨酰胺酶 谷氨酸根+NH4； 谷氨酸根 谷氨酸脱氢酶 -酮戊二酸+NH4； 2分子HCO3- NH4+通过Na+

13、-H+交换体逆向转运入 小管液；NH3单纯扩散到小管液或细胞间液；HCO3-与Na+一同跨过基底侧膜进入 组织液。 因此,1分子谷氨酸代谢，生成2个NH4+ 进入小管液，回收2个HCO3-。排酸保碱,在集合管： 该管膜对NH3高度通透，对NH4+通透性低，故细胞内生成的NH3扩散入小管液，与分泌的H+ 结合 NH4+随尿排出。每排出1个NH4+,回收1个HCO3-。 NH3分泌与H+分泌的关系： 如果H+分泌受抑制， NH4+的排出也少。 慢性酸中毒时，刺激肾小管谷氨酰胺代谢，增加NH4+、NH3排泄和HCO3- 生成。 排酸保碱,(三) K+的分泌 部位：远曲小管、集合管的主细胞。 摄多排多

14、，摄少排少，不摄也排。 动力： Na+ 重吸收造成小管液的负电位; 远曲小管后段和集合管的主细胞内 K+高于胞外K+; 基侧膜 Na+泵活动进一步提高了胞 内K+,均使K+扩散入管腔。 刺激K+分泌因素：细胞外液K+升高; 醛固酮分泌增加; 小管液流量增加。,细胞外液K+升高,可： 刺激Na+泵，加速K+通过基侧膜 进入细胞的过程,有利于K+从管 腔膜分泌入小管液; 提高管腔膜对K+的通透性,有利 于K+的分泌； 刺激醛固酮分泌，促进K+的分泌,第五节 尿生成的调节包括：1. 对肾小球滤过的调节 (前面已讨论) 2. 肾小管重吸收和分泌的调节,(一)小管液中溶质的浓度 溶质浓度高渗透压高肾小管

15、对水和Na+重吸收少尿多。 用可被肾小球滤过而不被肾小管重吸收的物质增加肾小管溶质浓度，达到利尿和消除水肿的目的，称为渗透性利尿(osmotic diuresis)。 例：甘露醇利尿。,一、肾内自身调节,(二) 球管平衡 glomerulotubular balance 1. 近端小管对Na+定比重吸收: constant fraction reabsorption 近端小管对溶质(特别是Na+)和水的重吸收随肾小球滤过率变化而改变，当肾小球滤过率，近端小管对Na+和水的重吸收；反之，亦然。始终保持占肾小球滤过率的65%70%。 2.机制:肾小球滤过率管旁毛细血管Bp，胶渗压组织间液毛细血管间

16、隙静水压肾小管重吸收,二、神经和体液调节(一)肾交感神经的作用 激活肾血管受体入、出球小动脉收缩血浆流量 滤过率 激活受体球旁细胞分泌肾素ang、醛固酮 促进NaCl和水重吸收和K+的分泌。 直接刺激近端小管和髓袢增加Na+、Cl-和水重吸收。,(二)抗利尿激素,antidiuretic hormone， ADH来源：下丘脑视上核和室旁核神经元分 泌，神经垂体贮存、释放作用：提高远曲小管和集合管对水的 通透性；增加髓质组织间液的 溶质浓度机制：ADH V2 GS AC cAMP PKA 使AQP-2镶嵌在管腔膜上 形成水通道，增加水的重吸收,ADH分泌的调节： 1. 血浆晶体渗透压 血浆晶体渗

17、透压 兴奋下丘脑渗透压感受器 ADH分泌 大量饮清水ADH 水利尿 (water diuresis),一次饮一升清水(实心)和饮一升等渗盐水(空心) 后的排尿率(箭头示饮水时间),2. 循环血量的改变 血量过多 心肺感受器(+)迷走神 经(+)下丘脑(-) ADH尿多 Bp正常压力感受器(+)ADH尿 多 3. 其他因素 恶心、疼痛、应激刺激、低血糖、血 管紧张素II ADH 尿少 尼古丁、吗啡 ADH 下丘脑病变垂体 ADH(尿崩症),(三) 肾素血管紧张素醛固酮系统 (renin-angiotensin-aldosterone),1.肾素： 来源及作用：近球细胞renin 水解 angio

18、tensinogen 生成 ang I 肺部转 换酶 ang I Ialdosterone 分泌的调解：BP，循环血量使： 入球小A牵张刺激 到达致密斑Na+ 近球细胞renin 肾交感神经兴奋,2.angiotensin II对尿生成的调节: 刺激近端小管对NaCl的重吸收； 改变肾小球滤过率； 刺激肾上腺皮质球状带分泌醛 固酮； 刺激神经垂体释放ADH；,3.醛固酮(aldosterone) 来源：肾上腺皮质球状带 作用：促进远曲小管，集合管主细 胞排K+、保Na+、 保水 机制：基因调控醛固酮诱导蛋白 生成管腔膜Na+通道，增加Na+数 目,有利于小管液中 Na+向胞内扩 散； 增加AT

19、P，为基底侧膜Na+泵提供 能量；,增强基底侧膜Na+泵活性,加速胞内 Na+ 泵出和K+泵入细胞过程，扩大 细胞内、外K+浓度差，有利于K+ 的分泌。分泌的调节: renin-angiotensin-aldosterone 血中K+和Na+醛固酮,(四)心房钠尿肽 (atrial natriuretic peptide，ANP) 分泌部位:由心房肌细胞合成和释放的肽 类激素。 作用:使血管舒张、促进肾脏排钠和水。 对肾小球滤过率的影响：通过cGMP 使血管平滑肌胞质Ca2+,使入球小 A舒张，滤过率。 通过cGMP使集合管管周膜Na+通道 关闭，抑制NaCl重吸收。 抑制肾素、醛固酮、ADH

20、的分泌;,第六节 清除率(clearance) 评价肾功能常用的方法： 1. 尿浓缩试验 尿稀释试验 2. 酚红排泄试验3. 血浆清除率测定,一、概念及计算方法 两肾在单位时间(1 min)内，能将多 少毫升血浆中的某物质完全清除出去， 这个被完全清除了该物质的血浆毫升数， 称为该物质的清除率。,Cx =,Px(血中浓度),Ux(尿中浓度)V(每分尿量),Ux:mg/100ml V:ml/min Px:mg/100ml,二、测定清除率的意义 clearance(一) 测定肾小球滤过率(GFR) 1.菊粉(inulin)既不重吸收，也不分泌。,F = = C = 125ml/min,UinV,P

21、in,2.内生肌酐清除率： 组织代谢所产生的肌酐为内生肌酐。 内生肌酐清除率的值很接近肾小球滤过率，临床上常用其推测肾小球滤过率。 应测定前，进食前禁食肉类； 避免剧烈运动。,尿肌酐浓度(mg/L)尿量(L/24小时),=,血浆肌酐浓度(mg/L),内生肌酐 清除率,(二)测定肾血流量 选定经肾循环一 周可被完全清除(滤过 和分泌)，在肾静脉中浓度接近为零的 物质(碘锐特diodrast或对氨基马尿酸 para-aminohippuric acid，PAH 的 钠盐)。 肾血流量 = X55% 1200ml/min,X = = C X = 660ml/min,UV,P,X为肾血浆流量,(三)推测肾小管的功能 1.清除率=0，说明该物质被肾小管被 全部重吸收。如，葡萄糖 2.清除率125ml/min该物质被重吸 收，但不排除分泌,因为可能重吸 收分泌量。如，尿素 3.清除率125ml/min该物质被分泌， 但不排除重吸收，因为可能分泌 量重吸收。如，碘锐特,C=F C=F CF 全部滤过 全部 部分 滤过+分泌 不重吸收 重吸收 重吸收 (不排除重吸收) 不分泌 (不排除分泌),排尿反射:膀胱内压10cm H2O 骶髓盆N逼尿肌收缩 内括约肌松驰阴部N外括约肌松驰腹下N内括约肌松驰,大脑皮层,第七节 尿的排放,盆N等,排尿,不排除,S2-4,S3-4,L1-4,