《尿的生成和排出》

1、第八章 尿的生成與排出 (urine formation and excretion) 泌尿與生殖教研室 林桂淼 ,概 述 排泄(excretion)：機(jī)體將代謝的終產(chǎn)物、過(guò)剩的物質(zhì)和進(jìn)入體內(nèi)的異物經(jīng)血液循環(huán)由排泄器官排出體外的過(guò)程,腎臟是機(jī)體主要的排泄器官之一,尿生成和排放的生理意義,1. 電解質(zhì)平衡 2. 酸堿平衡 3. 水平衡 4. 排除進(jìn)入體內(nèi)的異物、藥物,達(dá)到四個(gè)平衡,腎臟-排泄物：水、尿素、肌酐、肌酸、鹽類、藥物、毒物、色素等,腎小球?yàn)V過(guò)(filtration) 腎小管和集合管重吸收(reabsorption) 腎小管和集合管分泌(secretion,尿生成的過(guò)程,一、腎的功能解剖

2、,第一節(jié) 腎的功能解剖和腎血流量,一)腎單位(nephron)構(gòu)成,集合管(collecting duct)：不屬于腎單位,腎單位：尿液生成的基本功能單位,1.腎單位的結(jié)構(gòu),根據(jù)分布的位置： 皮質(zhì)腎單位：外皮質(zhì)和中皮質(zhì) 近髓腎單位：內(nèi)皮質(zhì),2.腎單位分類：二種腎單位,不同腎單位的比較,二）球旁器：三種細(xì)胞組成，皮質(zhì)腎單位,三、濾過(guò)膜 腎小球毛細(xì)血管內(nèi)的血漿經(jīng)濾過(guò)進(jìn)入腎小囊，其間的結(jié)構(gòu)稱為濾過(guò)膜,毛細(xì)血管內(nèi)皮細(xì)胞層 基膜層 腎小囊臟層足細(xì)胞的足突,1. 濾過(guò)膜的構(gòu)成,Cap內(nèi)皮細(xì)胞層： 窗孔70-90nm 基膜層： 網(wǎng)孔2-8nm 腎小囊足細(xì)胞層：裂孔4-11nm,4.2nm不能濾過(guò),大小 選擇

3、性,2.通透性,Question,白蛋白有效半徑為3.6nm，血漿中有大量的白蛋白，為什么濾過(guò)的白蛋白卻很少呢,電荷選擇性 Cap內(nèi)皮細(xì)胞層： 唾液酸蛋白 基膜層： 硫酸肝素蛋白聚糖 腎小囊足細(xì)胞層： nephrin,在有效半徑相同的條件下，正電荷 中性負(fù)電荷,正常情況下，不出現(xiàn)血尿、蛋白尿等現(xiàn)象,急、慢性腎小球腎炎，腎病綜合征,四) 腎臟的神經(jīng)支配和血管分布,腎交感神經(jīng) 來(lái)源:胸12 - 腰2 支配范圍: 腎動(dòng)脈、腎小管、 球旁細(xì)胞,副交感神經(jīng) 至今未發(fā)現(xiàn)有支配,腎的血管分布,腹主A 腎A 葉間A弓狀A(yù) 小葉間A 入球小A 腎小球毛細(xì)血管網(wǎng)出球小A 腎小管周圍毛細(xì)血管網(wǎng)(直小血管）小葉間V

4、弓狀V 葉間V腎V,腎血流量的特點(diǎn) 概念：安靜狀態(tài)下，每分鐘兩腎的血流量 1200ml/min 腎的血液循環(huán)特點(diǎn) 血流量大，分布不勻 流量心輸出量1/41/5，是體內(nèi)血循環(huán)最豐富的器官。 皮質(zhì)94%；外髓5-6%；內(nèi)髓1,2）兩套相互串聯(lián)的毛細(xì)血管網(wǎng)，壓力高低不同： 腎小球毛細(xì)血管網(wǎng)壓力高利于濾過(guò)； 腎小管毛細(xì)血管網(wǎng)壓力低利于重吸收,一) 腎血流量的自身調(diào)節(jié)(autoregulation,定義：在沒(méi)有外來(lái)神經(jīng)支配的情況下，腎動(dòng)脈血壓在一定范圍內(nèi)(80-180mmHg)變動(dòng)時(shí),腎血流保持相對(duì)恒定的現(xiàn)象。 意義：正常安靜條件下，通過(guò)自身調(diào)節(jié)使RBF, GFR相對(duì)穩(wěn)定，泌尿活動(dòng)正常進(jìn)行,腎血流的調(diào)節(jié)

5、,二）腎血流量神經(jīng)-體液調(diào)節(jié),1.神經(jīng)調(diào)節(jié),腎交感神經(jīng)興奮,NE,受體,腎血管強(qiáng)烈收縮,腎血流量減少,2.體液調(diào)節(jié),腎血管收縮,腎上腺素，去甲腎上腺素 血管升壓素；內(nèi)皮素 血管緊張素II；腺苷,腎血管舒張,腎血流量減少,前列環(huán)素（PGI2） 前列腺素（PGE2） 緩激肽和NO,腎血流量增加,腎血流量調(diào)節(jié)意義 通常情況下，在一般的血壓變動(dòng)范圍內(nèi)，腎主要靠自身調(diào)節(jié)來(lái)保持血流量的相對(duì)穩(wěn)定，維持正常的泌尿功能。 緊急情況下，全身血液重新分配，通過(guò)交感神經(jīng)及交感腎上腺素等的作用來(lái)減少腎血流量，使血液分布到心腦等重要器官,第二節(jié) 腎小球的濾過(guò)功能,濾過(guò)：指血液流過(guò)腎小球時(shí),血漿中水和小分子溶質(zhì)及少量小分子

6、蛋白質(zhì)通過(guò)濾過(guò)膜進(jìn)入腎小囊形成原尿的過(guò)程,腎小球?yàn)V過(guò)功能的度量指標(biāo),1.腎小球?yàn)V過(guò)率（glomerular filtration rate,GFR) 單位時(shí)間內(nèi)兩腎生成的超濾液量。 GFR兩腎生成的原尿量 ml/min 125ml/min = 180L/d,2.濾過(guò)分?jǐn)?shù)(filtration fraction GFF) 概念：GFR與每分鐘腎血漿流量的百分比。 GFF GFR腎血漿流量100 125660 100 19,一、濾過(guò)的動(dòng)力-有效濾過(guò)壓 是指促進(jìn)超濾的動(dòng)力和阻礙超濾的阻力的差值,有效濾過(guò)壓=(腎小球毛細(xì)血管壓+囊內(nèi)液體膠體滲透壓=0) -（血漿膠體滲透壓+囊內(nèi)壓） =腎小球毛細(xì)血管壓

7、 -（血漿膠體滲透壓+囊內(nèi)壓,入球端 有效濾過(guò)壓 =45 (25+10) =10(mmHg） 0有濾液生成,出球端 有效濾過(guò)壓 =45 (35+10) = 0(mmHg) 0無(wú)濾液生成,有效濾過(guò)壓=腎小球毛細(xì)血管壓-（血漿膠體滲透壓+囊內(nèi)壓,血漿膠體滲透壓是變化的,濾過(guò)平衡的位置決定著毛細(xì)血管濾過(guò)的長(zhǎng)度,二、影響腎小球?yàn)V過(guò)的因素,一）腎小球毛細(xì)血管血壓 （二）囊內(nèi)壓 （三）血漿膠體滲透壓 （四）腎血流量 （五）濾過(guò)系數(shù),濾過(guò)的動(dòng)力,濾過(guò)的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ),腎小球?yàn)V過(guò)率的大小取決于有效濾過(guò)壓和濾過(guò)系數(shù),自身調(diào)節(jié)機(jī)制 動(dòng)脈血壓變動(dòng)于80-180mmHg范圍內(nèi)， GFR保持不變。 超出自身調(diào)節(jié)范圍 腎小球毛

8、細(xì)血管、有效濾過(guò)壓GFR發(fā)生相應(yīng)改變。 血壓低于80mmHg, 隨血壓,有效濾過(guò)壓, 濾過(guò)減少。 血壓降至40-50mmHg, 有效濾過(guò)壓為零, 無(wú)尿生成。 應(yīng)急情況下通過(guò)神經(jīng)體液調(diào)節(jié),一）腎小球毛細(xì)血管血壓,腎盂或輸尿管 結(jié)石、腫瘤壓迫,輸尿管阻塞,腎盂內(nèi)壓顯著升高,囊內(nèi)壓升高,有效濾過(guò)壓降低， 腎小球?yàn)V過(guò)率減少,尿量減少,二）囊內(nèi)壓,正常情況下，腎小囊內(nèi)壓較穩(wěn)定,病理情況下,三）血漿膠體滲透壓,靜脈快速注入生理鹽水 肝功能嚴(yán)重受損 毛細(xì)血管壁通透性增強(qiáng),血漿蛋白的濃度明顯降低,血漿膠體滲透壓降低,有效濾過(guò)壓將升高,腎小球?yàn)V過(guò)率升高,尿量增加,正常情況下不會(huì)發(fā)生大幅度波動(dòng),四）腎血漿流量,主

9、要影響濾過(guò)平衡的位置,濾過(guò)面積,五）濾過(guò)系數(shù) （Kf,是指在單位有效濾過(guò)壓的驅(qū)動(dòng)下，單位時(shí)間內(nèi)經(jīng)過(guò)濾過(guò)膜的液體量,Kf = 濾過(guò)膜的有效通透系數(shù)（K） X 濾過(guò)膜的面積（S,面積,通透性,機(jī)械屏障作用血尿 （如：腎炎時(shí)因免疫反應(yīng)蛋白分解酶的釋放導(dǎo)致濾過(guò)膜孔、裂增大,靜電屏障作用蛋白尿 （如：腎炎時(shí)帶負(fù)電荷的糖蛋白減少或消失,正常時(shí)腎小球都活動(dòng)濾過(guò)面積=1.5m2 急性腎炎毛細(xì)血管腔狹窄或阻塞 濾過(guò)面積GFR尿量,物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)功能：指其重吸收和分泌作用,分 泌:指小管上皮細(xì)胞將自身代謝產(chǎn)物或血液中的某些物質(zhì)排入小管液的過(guò)程,重吸收:指小管上皮細(xì)胞將原尿中某些成分重新攝回血液的過(guò)程,第三節(jié) 腎小管和集

10、合管的物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)功能,一、腎小管和集合管物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)的方式,被動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)：?jiǎn)渭償U(kuò)散，易化擴(kuò)散， 滲透，溶劑拖曳等 主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)： 原發(fā)主動(dòng)-泵，繼發(fā)主動(dòng),二、腎小管和集合管物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)的途徑,1、跨細(xì)胞轉(zhuǎn)運(yùn)途徑 2、細(xì)胞旁途徑,管周膜 （基底側(cè)膜,管腔膜（頂端膜,一）Na+、Cl-和水的重吸收,近端小管：重吸收約70%的Na+、Cl-和水,髓袢：重吸收約20%的NaCl和約15%水,遠(yuǎn)端小管和集合管：重吸收約12%的NaCl和不同量的水,1.近端小管,關(guān)鍵動(dòng)力: 上皮細(xì)胞基側(cè)膜上的Na+泵 特點(diǎn)： 定比重吸收（球-管平衡,重吸收約70%的Na+、Cl-和水,髓袢降支細(xì)段： 對(duì)Na+、 Cl-不通透 對(duì)水高度通透

11、：水經(jīng)水通道以滲透方式重吸收小管內(nèi)滲透壓,髓袢升支細(xì)段： 對(duì)水不通透 對(duì)Na+、Cl-高度通透：順濃度差被動(dòng)重吸收小管內(nèi)滲透壓漸,約20%的Na+、Cl-被重吸收。伴隨15%水被重吸收,髓袢升支粗段： 水、尿素不通透； Na+通透性低；但能以Na+K+2Cl-同向轉(zhuǎn)運(yùn)體方式繼發(fā)性主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)。(呋塞米） 小管內(nèi)滲透壓漸,2.髓袢,2.髓袢-總結(jié),髓袢降支細(xì)段： 吸水不吸鈉,髓袢升支細(xì)段： 被動(dòng)吸鈉不吸水,髓袢升支粗段： 主動(dòng)吸鈉不吸水 Na+K+2Cl-同向轉(zhuǎn)運(yùn)體,重吸收濾過(guò)的12% Na+、Cl-，重吸收不等量的水。（還分泌不同量的K+和H,特點(diǎn)： 調(diào)節(jié)性重吸收：根據(jù)機(jī)體水鹽平衡情況進(jìn)行調(diào)節(jié)。

12、Na+的重吸收受醛固酮調(diào)節(jié)，水的吸收受抗利尿激素（血管升壓素）調(diào)節(jié),3.遠(yuǎn)端小管和集合管,一）Na+、Cl-和水的重吸收-總結(jié),二）HCO3-的重吸收與H+的分泌：調(diào)節(jié)酸堿平衡,三）NH3的重吸收與H+、HCO3-的轉(zhuǎn)運(yùn)的關(guān)系,以CO2的形式重吸收的； HCO3-的重吸收優(yōu)先于Cl-的重吸收； HCO3-的重吸收與H+呈正相關(guān)(H+分泌重吸收HCO3,NH3來(lái)源于谷氨酰胺,四）K+的重吸收和分泌 1.重吸收：機(jī)制,2.K+分泌,機(jī)制：Na+-K+交換,主細(xì)胞分泌的,K+分泌特點(diǎn): Na+-K+交換與Na+-H+交換具有競(jìng)爭(zhēng)抑制,（五）葡萄糖和氨基酸的重吸收：100%重吸收 1.重吸收部位:僅限

13、于近端小管(尤其前半段)。 2.重吸收機(jī)制:繼發(fā)性主動(dòng)吸收,管腔膜： Na+依賴載體的同向偶聯(lián),基底側(cè)膜：載體易化擴(kuò)散,腎糖閾(renal glucose threshold): 尿中剛剛開始出現(xiàn)葡萄糖時(shí)的最低血糖濃度。 值：180mg/100ml（血液,氨基酸的吸收與葡萄糖一樣，也是繼發(fā)主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn),六）鈣的重吸收和排泄,主要受PTH（甲狀旁腺激素）的調(diào)節(jié)。 PTH促進(jìn)鈣的重吸收,七）一些代謝產(chǎn)物和進(jìn)入體內(nèi)的異物的排泄 1.肌酐、尿素、尿酸等 2.藥物：青霉素,第四節(jié) 尿液的濃縮與稀釋,正常尿液的滲透壓：50-1200mOsm/ kg.H2O,等滲尿：300mOsm/kg.H2O 高滲尿：120

14、0-1400mOsm/kg.H2O 低滲尿：40-300mOsm/kg.H2O,正常尿量1.5L/d 多尿：2.5L/d 少尿：400ml/d 無(wú)尿：100ml/d,腎髓質(zhì)滲透濃度梯度現(xiàn)象,腎髓質(zhì)的滲透濃度梯度是尿濃縮的必備外部條件。 尿稀釋和濃縮的關(guān)鍵因素之一,一）腎髓質(zhì)滲透濃度梯度-結(jié)構(gòu)基礎(chǔ),近髓腎單位髓袢呈“U”形結(jié)構(gòu)，構(gòu)成逆流系統(tǒng)； 腎小管、集合管各段細(xì)胞膜對(duì)溶質(zhì)和水有不同的通透性，可產(chǎn)生逆流倍增現(xiàn)象,二）腎髓質(zhì)高滲梯度形成機(jī)制,1)髓袢升支粗段-NaCl,NaCl主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn) （Na-K-Cl同向轉(zhuǎn)運(yùn)體） 對(duì)水不通透,小管液滲透濃度自下而上逐漸降低,周圍組織液滲透濃度升高,外髓高滲,1.

15、腎外髓高滲梯度形成,2.內(nèi)髓高滲梯度形成機(jī)制,2)髓袢升支細(xì)段,對(duì)NaCl高度通透，對(duì)水不通透,NaCl向管外擴(kuò)散，內(nèi)髓部高滲梯度,腎內(nèi)髓高滲梯度形成-NaCl因素,3)遠(yuǎn)曲小管和皮質(zhì)、外髓質(zhì)集合管,對(duì)尿素易通透(且尿素濃度高) 尿素向管外擴(kuò)散，升高內(nèi)髓部滲透壓 尿素進(jìn)入升支細(xì)段（尿素易通透） 形成腎內(nèi)尿素循環(huán),對(duì)尿素不通透，對(duì)水有ADH時(shí)通透,水向管外擴(kuò)散(管內(nèi)尿素濃度增加,4)髓質(zhì)集合管,形成和增強(qiáng)腎內(nèi)髓高滲梯度-尿素循環(huán),小結(jié)-腎髓質(zhì)高滲的建立 腎髓質(zhì)高滲的建立主要是由于NaCl和尿素在小管外的積聚。 形成腎髓質(zhì)高滲梯度的物質(zhì)： 外髓質(zhì)：NaCl 內(nèi)髓質(zhì)：NaCl+尿素 形成腎髓質(zhì)高滲梯

16、度的決定因素： 逆流系統(tǒng)+各段對(duì)物質(zhì)的選擇性通透逆流倍增現(xiàn)象,腎髓質(zhì)高滲的維持-直小血管的逆流交換作用,腎髓質(zhì)高滲環(huán)境的維持與直小血管的逆流交換作用密切相關(guān),抗利尿激素(antidiuretic hormone ADH,1.合成和釋放的部位 合成：下丘腦視上核和室旁核， 儲(chǔ)存于神經(jīng)垂體。 釋放：神經(jīng)垂體釋放入血 作用：血管平滑肌收縮（V1受體） 增強(qiáng)遠(yuǎn)端小管和集合管對(duì)水的通透性 （V2受體,血管升壓素（vasopressin, VP,抗利尿激素是尿稀釋和濃縮的關(guān)鍵因素之二,如飲大量清水,血漿晶體滲透壓降低, 抗利尿激素釋放減少 遠(yuǎn)曲小管和集合管 對(duì)水的通透性很低 小管液中水不被重吸收 尿液被稀

17、釋（低滲尿）-尿量增加,尿液的稀釋時(shí),失水或禁水,血漿晶體滲透壓升高, 抗利尿激素釋放增加 遠(yuǎn)曲小管和集合管 對(duì)水的通透性很高 小管液中水被重吸收 尿液被濃縮（高滲尿）-尿量減少,尿液濃縮時(shí),尿液的濃縮和稀釋決定于： 腎髓質(zhì)高滲梯度的狀況(先決條件） 髓袢、集合管U形結(jié)構(gòu)的逆流系統(tǒng)（結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)）； 血液ADH的濃度（對(duì)水重吸收的調(diào)節(jié)作用,總結(jié)：尿液濃縮和稀釋的關(guān)鍵因素,髓質(zhì)高滲梯度,ADH,ADH,集合管對(duì)水通透性,集合管對(duì)水重吸收,低滲尿(尿稀釋,集合管對(duì)水通透性,集合管對(duì)水重吸收,高滲尿(尿濃縮,總結(jié)：尿液濃縮和稀釋的過(guò)程,1.腎髓質(zhì)高滲的形成：NaCl和尿素在小管外組織液的積聚 2.腎髓質(zhì)

18、高滲的維持：直小血管的逆流交換作用,影響尿液濃縮和稀釋的因素,一)髓質(zhì)高滲梯度的破壞 1.髓袢結(jié)構(gòu)與功能 2.利尿藥：如速尿 3.尿素濃度：營(yíng)養(yǎng)不良 4.直小血管的血流速 (二)血液ADH的濃度 垂體性尿崩癥。 ADH,第五節(jié) 尿生成的調(diào)節(jié),腎小管、集合管重吸收和分泌的因素,神經(jīng)-體液調(diào)節(jié),腎內(nèi)自身調(diào)節(jié),小管液中溶質(zhì)濃度,球-管平衡,腎交感神經(jīng),血管升壓素（VP)/抗利尿激素（ADH,腎素-血管緊張素-醛固酮系統(tǒng)（RAAS,心房鈉尿肽,其他因素,一、腎內(nèi)自身調(diào)節(jié),滲透性利尿：通過(guò)增加小管液中的溶質(zhì)濃度和滲透壓，防礙水和NaCl的重吸收，達(dá)到利尿目的利尿方式,一)小管液中溶質(zhì)的濃度對(duì)腎小管功能的

19、調(diào)節(jié),二)管球平衡(glomerulotubular balance,球管平衡：近端小管對(duì)溶質(zhì)和水的重吸收隨腎小球?yàn)V過(guò)率的變化而改變這種現(xiàn)象，意義在于維持終尿溶質(zhì)和水相對(duì)穩(wěn)定,大量飲水,體內(nèi)缺水,1.效應(yīng)：增加遠(yuǎn)曲小管和集合管對(duì)水的通透性,抗利尿激素（ADH,2.調(diào)節(jié)：血漿晶體滲透壓,Question,一次飲1L清水和一次飲1L生理鹽水，尿量的變化有什么差別,水利尿：飲用大量清水引起尿量增加的現(xiàn)象,2、醛固酮對(duì)尿生成的調(diào)節(jié)作用,保Na+排K+、保H2O,管腔膜鈉通道數(shù)量 線粒體ATP 管周膜上Na+-K+泵活動(dòng),醛固酮,醛固酮誘導(dǎo)蛋白,遠(yuǎn)曲小管和集合管,分泌調(diào)節(jié)： 1.RAAS 系統(tǒng)激活 2.體內(nèi)血鉀升高，血鈉降低,機(jī)制：基因調(diào)節(jié)機(jī)制,一、膀胱與尿道的神經(jīng)支配,1.盆神經(jīng)（副交感,第七節(jié) 尿的排放,2.腹下神經(jīng)（交感,3.陰部神經(jīng)（軀體運(yùn)動(dòng)神經(jīng),傳出興奮使膀胱逼尿肌收縮，內(nèi)括約肌舒張，促進(jìn)排尿,傳出興奮使膀胱逼尿肌舒張，內(nèi)括約肌收縮。抑制排尿,作用受意識(shí)支配。 傳出興奮使外括約肌收縮,二、排尿反射 尿的生成是持續(xù)