中國醫(yī)科大學生理學尿的生成和排出

1、第八章尿的生成和排出排泄: 機體代謝的終產(chǎn)物和進入體內(nèi)的異物 等，通過血液循環(huán)經(jīng)排泄器官排出體 外的過程。 排泄途徑: 腎臟 尿 肺臟 CO2、H2O 皮膚 汗、H2O、部分無機鹽 大腸

2、 膽色素,,,,,腎臟的主要功能： ①排出機體代謝產(chǎn)物和異物； ②調(diào)節(jié)水和電解質(zhì)平衡； ④調(diào)節(jié)體液滲透壓、體液量和電解質(zhì)濃度； ⑤調(diào)節(jié)酸堿平衡； ⑥內(nèi)分泌功能： A.腎素：參與動脈血壓調(diào)節(jié) B.促紅細胞生成素：參與骨髓RBC生成 C.25-VD3在近端小管1-α羥化酶作用下轉 化成1，25二羥VD3,調(diào)節(jié)鈣的吸收和血 鈣水平 D.激肽、前列

3、腺素：參與局部或全身血管 活動調(diào)節(jié),腎小球的濾過尿生成基本過程 腎小管和集合管選擇性重吸收 腎小管和集合管的分泌第一節(jié) 腎的功能解剖和腎血流量一、腎的功能解剖(一)腎單位和集合管 腎小球 腎小體 腎小囊 腎單位 近端小管:近曲、近端小管

4、 腎小管 髓袢細段:降、升支細段 遠端小管:升支粗段、遠曲 集合管,,,,,(二) 皮 質(zhì) 腎 單 位 和 近 髓 腎 單 位,(三) 球 旁 器,,斑,,(四)腎的神經(jīng)支配 腎交感神經(jīng) 腎動脈

5、 腎小管 球旁細胞 ①調(diào)節(jié)腎血流量； ②調(diào)節(jié)濾過率、重吸收 ③調(diào)節(jié)腎素的釋放,,NE,,,二、腎臟血液循環(huán)的特征 (一) 血供特點 1. 流量大，但分布不均 1200ml/min

6、 占心輸出量1/5～1/4 皮質(zhì)：94% 分布 外髓：5%～6% 內(nèi)髓：< 1% 2. 兩次毛細血管網(wǎng) 腎小球毛細血管網(wǎng)： 壓力高，利于濾過 腎小管周圍毛細血管網(wǎng)： 壓力低，利于重吸收,,(二)腎血流量的調(diào)節(jié) 1. 自身調(diào)節(jié):動脈血壓80～180mmHg范圍變 動時，腎血流量相對恒

7、定。 肌源學說:血管平滑肌緊張性隨灌注壓變化 　 管－球反饋:小管液流量的變化影響腎血流　　　　　　 量和腎小球濾過率的現(xiàn)象?！?2. 神經(jīng)－體液調(diào)節(jié)：緊急狀態(tài)下發(fā)揮作用。 腎交感神經(jīng)興奮→腎血流量↓ NE、E、ADH、血管緊張素→腎血流量↓ PG、NO→腎血流量↑,第二節(jié) 腎小球的濾過機能 1. 實驗根據(jù)：

8、 濾過液成分分析 2. 衡量腎濾過功能的指標：,①腎小球濾過率 （glomerular filtration rate,GFR) ： 單位時間(每min)兩腎生成的超濾液量。 正常值：125ml/min②濾過分數(shù)(filtration fraction) 腎小球濾過率與腎血漿流量的比值。 正常值：125/660×100%≈

9、19%,一、濾過膜及其通透性 1. 濾過膜的結構 毛細血管內(nèi)皮細胞層(窗孔) 基膜層(網(wǎng)孔) 腎小囊上皮細胞層(裂隙孔) 2. 濾過膜的通透性 ①分子量選擇性:>7萬不通過 ②電荷選擇性:負電荷不通過,二、濾過的動力有效濾過壓(effective

10、 filtration pressure),有效濾過壓=腎小球毛細血管血壓 — (血漿膠體滲透壓＋腎小囊內(nèi)壓)入球端有效濾過壓=10mmHg出球端有效濾過壓= ０mmHg,濾過平衡：有效濾過壓下降為零時,三、影響腎小球濾過的因素 1. 濾過膜(面積、通透性) 2. 有效濾過壓 ①腎小球毛細血管血壓 ②血漿膠體滲透壓

11、 ③囊內(nèi)壓 3. 腎血漿流量,第三節(jié) 腎小管和集合管 物質(zhì)的轉運功能重吸收(reabsorption)：物質(zhì)從腎小管液(原尿)中轉運至血液中的過程。 重吸收的質(zhì)和量上, 近端小管居首位。分泌(secretion)：上皮細胞將本身產(chǎn)生的或血液中的物質(zhì)轉運至腎小管腔內(nèi)的過程。,第四節(jié) 尿液的濃縮和稀釋一、尿濃縮和稀釋機制——逆流學說

12、 (countercurrent theory) （一）逆流系統(tǒng) 逆流倍增,逆流系統(tǒng)模式圖,逆流交換作用示意圖,（二）腎髓質(zhì)的滲 透壓梯度現(xiàn)象 (osmotic gradient),1. 腎皮質(zhì)→外髓→內(nèi)髓，滲透壓逐漸升高 2. 腎髓質(zhì)滲透壓梯度與尿濃縮、稀釋的關系：①髓質(zhì)高滲對小管液中水有抽吸力 ②遠曲小管和集合管上皮細

13、胞對水 的通透性受ADH調(diào)節(jié),二、髓質(zhì)滲透壓梯度形成機制,1.外髓滲透壓梯度：髓袢升枝粗段主動重吸收NaCl形成的；(主要動力)2.內(nèi)髓滲透壓梯度：內(nèi)髓部集合管擴散出的尿素和髓袢升枝細段擴散出的NaCl共同形成的；3.尿素的再循環(huán)促成了整個髓質(zhì)滲透壓梯度的建立。,三、直小血管維持髓質(zhì)滲透壓梯度的 作用 ①降枝滲透壓低于髓質(zhì)：NaCl、尿素進 入降枝，水進入髓質(zhì)。 ②升

14、枝滲透壓高于髓質(zhì)：NaCl、尿素進 入髓質(zhì)，水進入升枝。 意義：使髓質(zhì)中的溶質(zhì)不被血流帶走, 多余水被帶走， 從而維持髓質(zhì) 滲透壓梯度。,一、腎小管和集合管的重吸收機能,(一)重吸收方式 1. 被動重吸收(滲透、擴散) 2. 主動重吸收(離子泵、吞飲)(二) Na+、Cl-和水的重吸收1.近端小管 重吸收的量大、種類多，等滲重 吸

15、收。 ①近端小管前半段：,A. Na+-H-交換體，逆向轉運。 B. Na+與GS、AA、Cl-等同向轉運。 基側膜Na+泵將Na+泵入細胞間隙， GS、AA、Cl-易化擴散入間隙。 均為繼發(fā)主動重吸收。 C. 水重吸收：上述物質(zhì)被重吸收入 細胞間隙→間隙滲透壓↑→水通 過緊密連接、上皮細胞入間隙→ 間隙靜水壓↑→水重吸收入血。

16、 Na+、水重吸收多于Cl- ，HCO3-重吸收 優(yōu)于 Cl-， Cl-留在小管液中，濃度高。,②近端小管后半段 A.跨上皮細胞途徑: 有Na+-H+和Cl--HCO3-的逆向交換體，其轉運結果，Na+、Cl-進入細胞內(nèi)，H+、HCO3- (HCO3-以CO2方式可重新進入細胞)進入小管液；進入細胞內(nèi)的Na+由Na+泵泵入細胞間隙、Cl-由基側膜K+-Cl-同向轉運體轉運至細胞間隙，再吸收入血。,,B.細胞旁

17、路途徑: 進入小管液的Cl-比細胞間隙中高20%~ 40%，Cl-經(jīng)緊密連接順濃度梯度入細胞間隙而被重吸收；由于Cl-重吸收后，管內(nèi)呈正電位，驅(qū)使小管液內(nèi)Na+順電位差經(jīng)緊密連接而被重吸收。,2.髓袢對物質(zhì)的重吸收 重吸收20%的Na+、Cl- 、K+；15%水A.降支細段：對Na+、Cl-的通透性極低， 對水通透，在組織液高滲作用下水被 重吸收，小管液滲透壓逐漸升高。B.升支細段：對水不通透，對Na+、Cl-

18、 通透，NaCl擴散入間隙，故小管液流 經(jīng)升支細段時，滲透壓逐漸下降。,C.升枝粗段：主動重吸收NaCl。機制：粗段上皮細胞基側膜Na+泵造成細 胞內(nèi)低Na+，Na+:K+:2Cl-同向轉運體 繼發(fā)主動轉運；另有1個Na+順電位差 經(jīng)細胞旁路重吸收；該段對水通透性 低，水留在小管液中，由于NaCl被重 吸收，造成水、鹽重吸收分離，形成 髓質(zhì)高滲。 呋喃苯胺酸(呋塞米，furosemide)可抑

19、 制Na+:K+:2Cl-同向轉運。,,髓袢升枝粗段繼發(fā)性主動重吸收Na+、K+和Cl-示意圖,3.遠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.對Na+、Cl-和水的重吸收量根據(jù)體內(nèi) 水鹽平衡狀況調(diào)節(jié)； C.水重吸收受ADH調(diào)節(jié)； D.Na+、K+的轉運受醛固酮調(diào)節(jié)；,①遠曲小管始段： A.該段小管對水不通透，仍能主動重

20、吸 NaCl，使小管液滲透壓繼續(xù)降低。 B.小管管腔膜Na+-Cl-通過同向轉運體 轉運入胞，再由Na+泵泵入細胞間隙。 (噻嗪類利尿劑抑制此處Na+-Cl-轉運)　 ②遠曲小管后段和集合管： 主細胞：重吸收Na+ 和水。 Na+通過管腔膜Na+通道順電化學梯 度入胞，再由Na+泵泵入細胞間液。,主細胞基側膜(即管腔膜)的Na+泵功能：

21、 維持內(nèi)低的Na+濃度，并成為小管液中 Na+經(jīng)頂端膜通道進入細胞的動力; 氨基吡咪(阿米洛利,amiloride)抑 制頂端膜Na+通道 造成小管液的負電位： —使小管中Cl-經(jīng)細胞旁路重吸收; —K+分泌入小管腔的動力; 閏細胞:與泌H+有關。集合管對水的重吸收：取決于上皮細胞頂端膜含水孔蛋白(aquaporin，

22、AQP-2)的多寡，而其受ADH調(diào)控。,,,,,,(三)HCO3-重吸收與H-的分泌1.近端小管的重吸收 ①80%HCO3-的重吸收以CO2形式進行的， 故HCO3-重吸收率明顯大于Cl-的重吸 收率。 過程：Na+-H+交換的H+進入小管液+濾液 中的NaHCO3分解為Na+和HCO3- →H2CO3→H2O +CO2進入細胞 ②H-的分泌：

23、Na+-H+交換→H+進入小管液(碳酸酐酶抑制劑乙酰唑胺可抑制H+的分泌),近端小管重吸收HCO3-細胞機制,2.髓袢的重吸收： 主要是升支粗段。機制同近端小管。3.遠端小管和集合管的重吸收： 遠端小管和集合管閏細胞可主動分泌H+。分泌入小管液中的H+可與HCO3-、HPO42-、NH3結合, 降低小管液[H+]。小管液pH降低時，H+分 泌減少。,(四)K+重吸收: 65~70%在近端小管，25~

24、 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+-葡萄糖轉運體繼發(fā)動重吸收。 腎糖閾：尿中開始出現(xiàn)糖的血糖最低值。 180mg/dl (濾過量=225mg/dl) 吸收極限量：濾過量=375mg/dl(男) 300mg/dl(女)(六)氨基酸重吸收：機制同glucose。

25、(七)其他物質(zhì)：HPO4 2–、SO4 2 –與Na+同向轉運； 少量蛋白質(zhì)——吞飲。,二、腎小管和集合管的 分泌功能 分泌 (secretion)： 上皮細胞將本 身產(chǎn)生的物質(zhì)或血液中的 物質(zhì)轉運到腎小管腔內(nèi)的 過程。,(一)H+的分泌和H+-Na+交換， 小管細胞中： CO2 ＋

26、H2O 碳酸酐酶 H2CO3 →HCO3- ＋ H+ 分泌 部位及機制： ①近端小管：分泌80%的H+,H+-Na+逆向交換 ②遠曲小管和集合管的閏細胞： H+泵泌H+ 入小管液， H+與HPO4 2-和NH3

27、 結合排出 ； 胞內(nèi)HCO3-與Na+一起入血。,,,(二)NH3的分泌 部位：近端小管、髓袢升支粗段、遠曲小 管和集合管 在近端小管： ①谷氨酰胺 谷氨酰胺酶 谷氨酸根+NH4； ②谷氨酸根 谷氨酸脫氫酶 α-酮戊二酸+NH4； 2分子HCO3-

28、 NH4+通過Na+-H+交換體逆向轉運入 小管液；NH3單純擴散到小管液或細胞間液；HCO3-與Na+一同跨過基底側膜進入 組織液。 因此,1分子谷氨酸代謝，生成2個NH4+ 進入小管液，回收2

29、個HCO3-。排酸保堿,,,,,在集合管： 該管膜對NH3高度通透，對NH4+通透性低，故細胞內(nèi)生成的NH3擴散入小管液，與分泌的H+ 結合 NH4+隨尿排出。每排出1個NH4+,回收1個HCO3-。 NH3分泌與H+分泌的關系： 如果H+分泌受抑制， NH4+的排出也少。 慢性酸中毒時，刺激腎小管谷氨酰胺代謝，增加NH4+、NH3排泄和HCO3- 生成。 排酸保堿,(三) K+的分泌

30、 部位：遠曲小管、集合管的主細胞。 攝多排多，攝少排少，不攝也排。 動力： ①Na+ 重吸收造成小管液的負電位; ②遠曲小管后段和集合管的主細胞內(nèi) [K+]高于胞外[K+]; ③基側膜 Na+泵活動進一步提高了胞 內(nèi)[K+],均使K+擴散入管腔。 刺激K+分泌因素：①細胞外液K+升高;

31、 ②醛固酮分泌增加; ③小管液流量增加。,細胞外液K+升高,可： ①刺激Na+泵，加速K+通過基側膜 進入細胞的過程,有利于K+從管 腔膜分泌入小管液; ②提高管腔膜對K+的通透性,有利 于K+的分泌； ③刺激醛固酮分泌，促進K+的分泌,第五節(jié) 尿生成的調(diào)節(jié)

32、包括：1. 對腎小球濾過的調(diào)節(jié) (前面已討論) 2. 腎小管重吸收和分泌的調(diào)節(jié),(一)小管液中溶質(zhì)的濃度 溶質(zhì)濃度高→滲透壓高→腎小管對水和Na+重吸收少→尿多。 用可被腎小球濾過而不被腎小管重吸收的物質(zhì)增加腎小管溶質(zhì)濃度，達到利尿和消除水腫的目的，稱為滲透性利尿(osmotic diuresis)。 例：甘露醇利尿。,一、腎內(nèi)自身調(diào)節(jié),(二)

33、 球－管平衡 glomerulotubular balance 1. 近端小管對Na+定比重吸收: constant fraction reabsorption 近端小管對溶質(zhì)(特別是Na+)和水的重吸收隨腎小球濾過率變化而改變，當腎小球濾過率↑，近端小管對Na+和水的重吸收↑；反之，亦然。始終保持占腎小球濾過率的65%~70%。 2.機

34、制:腎小球濾過率↑→管旁毛細血管Bp↓，膠滲壓↑→組織間液→毛細血管→間隙靜水壓↓→腎小管重吸收↑,二、神經(jīng)和體液調(diào)節(jié)(一)腎交感神經(jīng)的作用 ①激活腎血管α受體→入、出球小動脈收縮→血漿流量↓ →濾過率↓ ②激活β受體→球旁細胞分泌腎素→angⅡ、醛固酮↑ →促進NaCl和水重吸收↑和K+的分泌。 ③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,antidiure

35、tic hormone， ADH來源：下丘腦視上核和室旁核神經(jīng)元分 泌，神經(jīng)垂體貯存、釋放作用：①提高遠曲小管和集合管對水的 通透性；②增加髓質(zhì)組織間液的 溶質(zhì)濃度機制：ADH →V2 →GS →AC →cAMP PKA →使AQP-2鑲嵌在管腔膜上 形成水通道，增加水的重吸收,ADH分泌的調(diào)節(jié)： 1. 血漿晶體滲透壓

36、 ①血漿晶體滲透壓↑→ 興奮下丘腦滲透壓感受器→ ADH分泌↑ ②大量飲清水→ADH↓ →水利尿 (water diuresis),一次飲一升清水(實心)和飲一升等滲鹽水(空心) 后的排尿率(箭頭示飲水時間),,2. 循環(huán)血量的改變 ①血量過多→ 心肺感受器(+)→迷走神 經(jīng)(+)→下丘腦(-)→ ADH↓

37、→尿多 ②Bp<正?！鷫毫Ω惺芷?+)→ADH→尿 多 3. 其他因素 ①惡心、疼痛、應激刺激、低血糖、血 管緊張素II→ ADH↑→ 尿少 ②尼古丁、嗎啡→ ADH↑ ③下丘腦病變→垂體 →ADH↓(尿崩癥),↓,(三) 腎素—血管緊張素—醛固酮系統(tǒng) (renin-angiotensin-aldosterone),1.腎素： ⑴來源及作用：近球細胞→renin →水解

38、 angiotensinogen 生成 ang I →肺部轉 換酶→ ang I I→aldosterone ⑵分泌的調(diào)解：BP↓，循環(huán)血量↓使： ①入球小A牽張刺激↓ ②到達致密斑[Na+] ↓ 近球細胞→renin ③腎交感神經(jīng)興奮,,,,2.angiotensin II對尿生成的調(diào)節(jié): ①刺激近端小管對NaCl的重吸收； ②改變腎小球濾過

39、率； ③刺激腎上腺皮質(zhì)球狀帶分泌醛 固酮； ④刺激神經(jīng)垂體釋放ADH；,3.醛固酮(aldosterone) ⑴來源：腎上腺皮質(zhì)球狀帶 ⑵作用：促進遠曲小管，集合管主細 胞排K+、保Na+、 保水 ⑶機制：基因調(diào)控—醛固酮誘導蛋白 ①生成管腔膜Na+通道，增加Na+數(shù) 目,有利于小管液中 Na+向胞內(nèi)擴 散； ②增加ATP，為基底

40、側膜Na+泵提供 能量；,③增強基底側膜Na+泵活性,加速胞內(nèi) Na+ 泵出和K+泵入細胞過程，擴大 細胞內(nèi)、外K+濃度差，有利于K+ 的分泌。⑷分泌的調(diào)節(jié): ①renin-angiotensin-aldosterone ② 血中[K+]↑和[Na+]↓→醛固酮↑,(四)心房鈉尿肽 (atrial natriuretic peptide，ANP) 分泌部位:由心

41、房肌細胞合成和釋放的肽 類激素。 作用:使血管舒張、促進腎臟排鈉和水。 ①對腎小球濾過率的影響：通過cGMP 使血管平滑肌胞質(zhì)[Ca2+]↓,使入球小 A舒張，濾過率↑。 ②通過cGMP使集合管管周膜Na+通道 關閉，抑制NaCl重吸收。 ③抑制腎素、醛固酮、ADH的分泌;,第六節(jié) 清除率(clearance)

42、 評價腎功能常用的方法： 1. 尿濃縮試驗 尿稀釋試驗 2. 酚紅排泄試驗3. 血漿清除率測定,一、概念及計算方法 兩腎在單位時間(1 min)內(nèi)，能將多 少毫升血漿中的某物質(zhì)完全清除出去， 這個被完全清除了該物質(zhì)的血漿毫升數(shù)， 稱為該物質(zhì)的清除率。,Cx =,Px(血中濃度),,Ux(尿中濃度)&

43、#215;V(每分尿量),Ux:mg/100ml V:ml/min Px:mg/100ml,二、測定清除率的意義 clearance(一) 測定腎小球濾過率(GFR) 1.菊粉(inulin)既不重吸收，也不分泌。,F = = C = 125ml/min,Uin×V,Pin,,2.內(nèi)生肌酐清除率： 組織代謝所產(chǎn)生的肌酐為內(nèi)生肌酐。 內(nèi)生肌酐清除率的值很接近腎小球濾過率，

44、臨床上常用其推測腎小球濾過率。 應測定前，進食前禁食肉類； 避免劇烈運動。,尿肌酐濃度(mg/L)×尿量(L/24小時),,=,血漿肌酐濃度(mg/L),內(nèi)生肌酐 清除率,(二)測定腎血流量 選定經(jīng)腎循環(huán)一 周可被完全清除(濾過 和分泌)，在腎靜脈中濃度接近為零的 物質(zhì)(碘銳特diodrast或?qū)Π被R尿酸 p

45、ara-aminohippuric acid，PAH 的 鈉鹽)。 腎血流量 = X÷55% ≈ 1200ml/min,X = = C X = 660ml/min,,UV,P,X為腎血漿流量,(三)推測腎小管的功能

46、 1.清除率=0，說明該物質(zhì)被腎小管被 全部重吸收。如，葡萄糖 2.清除率＜125ml/min該物質(zhì)被重吸 收，但不排除分泌,因為可能重吸 收＞分泌量。如，尿素 3.清除率＞125ml/min該物質(zhì)被分泌， 但不排除重吸收，因為可能分泌 量＞重吸收。如，碘銳特,C=F C=F

47、 CF 全部濾過 全部 部分 濾過+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:膀胱內(nèi)壓＞10cm H2O 骶髓→盆N㈩→逼尿肌收