復(fù)旦大學(xué)生理學(xué)課件10尿的生成和排出

1、第十章 尿的生成和排出尿生成和排放的生理意義: - 達(dá)到四個平衡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、藥物尿生成的三個過程:濾過重吸收分泌腎臟還是內(nèi)分泌器官： 1.釋放腎素 2.轉(zhuǎn)化維生素D3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（nephron)和集合管(collecting duct)腎小體腎小管腎小球 (毛細(xì)血管球)腎小囊 (內(nèi)層、囊腔、外層)近球小管髓袢細(xì)段遠(yuǎn)球小管近曲小管髓袢降支粗段髓袢降支細(xì)段髓袢升支細(xì)段髓袢升支粗段遠(yuǎn)曲小管按腎單位所在的部位分皮質(zhì)腎單位: 占85-90%特點: 血管兩次分支為毛細(xì) 血管網(wǎng), 髓袢短近髓腎單位: 近

2、髓質(zhì)的內(nèi)皮質(zhì)層特點: 血管第二次分支形成直小 血管. 其髓袢長并伸入到 內(nèi)髓部.(二) 球旁器 (近球小體juxtaglomerular apparatus)由三種特殊細(xì)胞群組成: 球旁細(xì)胞 （顆粒細(xì)胞） 入球小動脈中膜內(nèi)的肌上皮樣細(xì)胞, 含腎素分泌顆粒。系膜細(xì)胞: 入球和出球小動脈之間的細(xì)胞群, 具有吞噬功能。與致密斑接觸。致密斑: 遠(yuǎn)曲小管起始部的高柱狀上皮細(xì)胞, 局部致密隆起. 能感受小管內(nèi)NaCl含量變化, 并將信息傳給顆粒細(xì) 胞, 調(diào)節(jié)顆粒細(xì)胞腎素釋放.(三) 濾過膜的構(gòu)成濾過膜的結(jié)構(gòu): 由三層結(jié)構(gòu)組成內(nèi)層: 毛細(xì)血管內(nèi)皮細(xì)胞 70 -90 nm的窗孔, 阻止血細(xì)胞通過.中間層: 非

3、細(xì)胞性基膜 水合凝膠纖維網(wǎng), 2-8 nm多角形小孔. 外層: 腎小囊上皮細(xì)胞 具有相互交錯的足突, 之間的膜上有 4 -14 nm孔, 為濾過的最后 一道屏障. 決定濾過的三個因素 1. 被濾過物質(zhì)的分子大小 有效半徑 2.0 nm 的物質(zhì)完全濾過, 如葡萄糖; 有效半徑 4.2 nm 的物質(zhì)完全不濾過, 如血漿蛋白.2. 被濾過物質(zhì)的所帶的電荷 相同有效半徑 時, 帶負(fù)電荷的物質(zhì)難以通過 (膜 上有帶負(fù)電荷的糖蛋白), 病理情況時則相反.3. 腎小球的濾過面積 兩腎的總濾過面積達(dá) 1.5 m2, 正常情況下保持恒定, 病理時減少, 濾過率降低, 出現(xiàn)少尿(500ml/天) 或無尿 (100

4、ml/天).5t4nkjbk Polycationic Dextran多聚陽離子右旋糖酐(四) 腎的神經(jīng)支配腎交感神經(jīng) 來源:胸12 - 腰2 支配范圍: 腎動脈、腎小管、顆粒細(xì)胞 興奮效應(yīng): 調(diào)節(jié)腎血流量、腎濾過率、 腎素釋放等副交感神經(jīng) 至今未發(fā)現(xiàn)有支配(五) 腎血管分布特點來源: 腎動脈從腹主動脈分支特點: 經(jīng)過兩次毛細(xì)血管網(wǎng) 腎小球毛細(xì)血管網(wǎng): 壓力高 腎小管周圍毛細(xì)血管網(wǎng): 壓力較低二、腎血流量及其調(diào)節(jié)(一) 腎血流量的自身調(diào)節(jié) 腎血量占心輸出量的1/5- 1/4, 安靜時1200 ml/分鐘（腎臟占體重 0.5%). 95% 分布在 (?), 5% 分布在 (?) 動脈血壓在20-

5、80mmHg范圍,腎血流隨血壓升高而變化. 在80-180mmHg范圍變動時,腎血流保持相對恒定. 180 mmHg 以上時,腎血流又隨血壓升高而增加。 機(jī)制:肌源學(xué)說 球-管反饋（插圖212）(二) 腎血流量的神經(jīng)、體液調(diào)節(jié) 交感神經(jīng)：腎血管收縮，腎血流下降； 體液：腎上腺素，去甲腎上腺素，血管緊張素等 腎血管收縮； NO，緩激肽，PGI2等-腎血管舒張； 第二節(jié) 腎小球的濾過機(jī)能腎小球濾過率: (glomerular filtration rate, GFR)單位時間內(nèi) (分鐘) 兩腎生成的超濾液量125ml/分, 180L/天 (1.73m2的個體)濾過分?jǐn)?shù):(filtration ra

6、te)腎小球濾過率與腎血漿流量的比值腎小球濾過率 腎血漿流量125660 100 =影響濾過率的兩個因素:濾過系數(shù) (濾過面積和膜通透性)有效濾過壓= 19%一. 有效濾過壓腎小球濾過的動力有效濾過壓= 腎小球毛細(xì)血管壓 - (血漿膠體滲透壓+囊內(nèi)亞)部位 腎小球毛細(xì) 血漿膠體 腎小球 有效 血管內(nèi)壓 滲透壓 囊內(nèi)壓 濾過壓入球端 45 20 10 15出球端 45 35 10 0 有效濾過壓為零時, 即達(dá)到濾過平衡 (filtration equilibrium) 時 , 濾過停止. 濾過平衡靠近入球端, 有效率過面積小, 濾過率降低.插圖（23， 89）二、 影響腎小球濾過的因素(一) 腎

7、小球毛細(xì)血管壓 全身血壓在 80180 mmHg范圍內(nèi), 濾過率保持不變 (?) 血壓低于80mmHg, 隨血壓, 有效濾過壓, 濾過減少. 血壓降至40 50mmHg, 有效濾過壓為零, 無尿生成. (插圖211，14）(二) 囊內(nèi)壓 一般較穩(wěn)定, 各種原因引起的輸尿管阻塞時可增高.(三) 血漿膠體滲透壓 全身白蛋白濃度明顯時,血漿膠體滲透壓, 有效濾過壓. 靜脈快速輸液, 血漿膠體滲透壓,有效濾過壓也會。(四) 腎血漿流量 對腎濾過率影響較大, 主要影響濾過平衡的位置.腎血漿 流量, 毛細(xì)血管膠體滲透壓減慢, 濾過平衡靠近出球端.第三節(jié) 腎小管與集合管的轉(zhuǎn)運(yùn)功能 一、腎小管與集合管的轉(zhuǎn)運(yùn)方

8、式 重吸收（reabsorption): 分泌（secretion) 被動轉(zhuǎn)運(yùn): 主動轉(zhuǎn)運(yùn): 原發(fā)性、繼發(fā)性 同向轉(zhuǎn)運(yùn): 逆向轉(zhuǎn)運(yùn): 電中性轉(zhuǎn)運(yùn): 生電性轉(zhuǎn)運(yùn):二、腎小管和集合管各種物質(zhì)重吸收與分泌（一）Na+, Cl-, 水的重吸收近球小管前半段: Na主要與HCO3、葡萄糖和氨基酸一起被重吸收。并與泌H偶聯(lián)。Na+泵作用, 胞內(nèi)Na+;葡萄糖, Na+同向轉(zhuǎn)運(yùn);葡萄糖易化擴(kuò)散回血液;Na+, 水重吸收，Cl-不被吸收。123緊密聯(lián)接 二、髓袢中的物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn) 20% 的Na+ 被進(jìn)一步重吸收。 遠(yuǎn)曲小管和集合管:吸收12%Na+和Cl-，根據(jù)體水和滲透壓而進(jìn)行調(diào)節(jié)。含有主細(xì)胞和閏細(xì)胞。主細(xì)胞:

9、 重吸收Na+ 和水。 分泌K+ 可視為Na+-K+交換機(jī)制.閏細(xì)胞: 分泌H+ 和重吸收HCO3- 與酸鹼平衡有關(guān). 可能通過H+泵。 （二）HCO3-重吸收和H+分泌 80%在近球小管重吸收。 HCO3-重吸收與小管上皮細(xì)胞管腔膜上的Na+-H+交換有關(guān)。是以CO2的形式而不是直接的HCO3-形式。小管上皮細(xì)胞分泌一個H+，可重吸收一個HCO3-和一個Na+。乙酰唑胺抑制碳酸酐酶， Na+-H+減少，？也會減少？Na+H+ + HCO3- Na+HCO3- H+H2CO3CO2 + H2OH2CO3 H2O + CO2碳酸酐酶Na+HCO3-（三）NH3的分泌與H+、HCO3的轉(zhuǎn)運(yùn)關(guān)系近段

10、小管：一分子谷氨酰胺代謝生成2個NH3+，吸收回2分子 HCO3-。集合管：NaCl NH4NH4Cl + Na+ NH4ClCO2+H2OH2CO3HCO3-Na+Na+H+NH3NH3 H+HCO3-NaH2CO3 NH3的分泌與H+的分泌密切相關(guān)。腎臟分泌的H+，50%由NH3緩沖。慢性酸中毒時， NH3排泄和HCO-生成增加。（四） K+的重吸收和分泌 67%在近球小管重吸收,為逆濃度差的主動過程. 25-30%在髓袢重吸收； 但尿中排出的K+由遠(yuǎn)曲小管、集合管分泌，是決定尿中鉀的重要因素。遠(yuǎn)曲小管、集合管能重吸收，也能分泌鉀，并受多種因素調(diào)節(jié)而改變重吸收或分泌速率。 刺激鉀分泌：細(xì)胞

11、外液鉀濃度升高； 醛固酮分泌增加； 腎小管液流量增高。 抑制鉀分泌：H+ 升高（酸中毒）； 細(xì)胞外液鉀濃度降低； 腎小管液流量降低。 Na+-H+交換與Na+ -K+交換是相互競爭的. 當(dāng)Na+-H+交換, Na+ -K+ , 血K+(?); 當(dāng) Na+ -K+ , Na+-H+ , 會引起(?)中毒.（六） 葡萄糖的重吸收 在近球小管前半段全部重吸收; 以后各段均無重吸收葡萄糖的功能. 機(jī)制:與Na+的同向轉(zhuǎn)運(yùn)有關(guān). 腎糖閾: 尿中開始有葡萄糖出現(xiàn)時的血糖濃度(180mg/100ml), 有一部分腎小管葡萄糖吸收已達(dá)極限。此時葡萄糖的 濾過量約220mg/min。葡萄糖最大轉(zhuǎn)運(yùn)速率: 隨著血

12、糖濃度增加, 尿糖也隨之增加. 當(dāng)血漿葡萄糖濃度為300mg/100ml時，全部腎小管 對葡萄糖的重吸收均以達(dá)到極限, 尿葡萄糖排出率 隨血糖濃度升高而平行增加。此值為葡萄糖吸收極 限量。 男性375mg/min, 女性300mg/min。血糖(mg%) 100 160 200 350 450 650 尿糖(mg%) 0 20 40 100 200 400P-U 100 140 160 250 250 250插圖 310，11，12， 第四節(jié) 尿液的濃縮和稀釋一、尿液的稀釋 小管液中的溶質(zhì)被重吸收而水不被重吸收所致. 體水過多, 抗利尿激素釋放抑制, 水不能重吸收. 如果抗利尿激素完全缺乏,

13、可形成尿崩癥: 排出20L/天的低滲尿,相當(dāng)濾過的10%.二、尿液的濃縮 小管液中的水被重吸收而溶質(zhì)留在小管內(nèi)所致. 尿的滲透壓因體水的缺乏或過剩而發(fā)生大幅度變化, 變動范圍可在50-1200mQsm/kgH2O. 腎皮質(zhì)的組織間液的滲透壓與血漿相比為1.0, 隨著向髓質(zhì)的深入,二者之比逐步升高, 從2.0、 3.0 直至 4.0, 形成一個滲透壓梯度。 髓袢是形成滲透壓梯度的重要結(jié)構(gòu)。髓袢越長，尿濃縮的能力越強(qiáng)。 Na M1膜對水不通透，能將液體中Na由乙管泵入甲管； M2膜對水易通透。滲透壓梯度形成 原理 外髓部： 髓襻升支粗段主動吸收Na+和 Cl，對水不通透。內(nèi)髓部： 尿素和NaCl的

14、再循環(huán)是建立髓質(zhì)滲透壓梯度的動力。插圖 420三、 直小血管在保持腎髓質(zhì)高滲中的作用 在血液流經(jīng)直小血管的升支和降支時，Na+,、水、尿素按濃度差發(fā)生逆流交換，使腎髓質(zhì)的溶質(zhì)不致大量被血流帶走，維持腎髓質(zhì)滲透壓梯度。2. 直小血管在保持腎髓質(zhì)高滲中的作用 在血液流經(jīng)直小血管的升支和降支時，Na+,、水、尿素按濃度差發(fā)生逆流交換，使腎髓質(zhì)的溶質(zhì)不致大量被血流帶走，維持腎髓質(zhì)滲透壓梯度。第五節(jié) 腎尿生成的調(diào)節(jié)重點討論對重吸收和分泌的調(diào)節(jié)一、腎內(nèi)自身調(diào)節(jié)(一) 小管液中溶質(zhì)的濃度對腎小管功能的調(diào)節(jié) 小管液中溶質(zhì)的濃度,小管液滲透壓, 阻礙水和NaCl的重吸收,尿量,尿中NaCl排出. 糖尿病人的多尿

15、; 臨床上甘露醇,山梨醇用作利尿劑的原理; 滲透性利尿(二) 球-管平衡定義:腎小管對溶質(zhì)和水的重吸收隨腎小球濾過率的變化 而變化. 不論腎小球濾過率增加或減少,近球小管都 是定比吸收(constant fraction reabsorption) .其 重吸收率總是占小球濾過率的65-70%.意義:尿中排出的溶質(zhì)和水不會因腎小球濾過的增加或減 少而有大幅度的變化. 濾過率 近球重吸收(70%) 遠(yuǎn)側(cè)腎小管的量125ml/min 87.5ml/min 37.5ml/min150ml/min 105ml/min 45ml/min100ml/min 70ml/min 30ml/min機(jī)制: 與腎周

16、圍毛細(xì)血管壓的血漿膠體滲透壓有關(guān). 腎血流不變時,小球濾過率 小管旁毛細(xì)血管壓 ,膠體滲透壓 小管旁組織液加速進(jìn)入毛細(xì)血管 組織間隙靜水壓 細(xì)胞間隙內(nèi)Na+,水加速進(jìn)入組織 間隙 Na+,水重吸收量增加. 反之則相反結(jié)果. 球管平衡在某些情況下可被打亂, 如滲透性利尿時。二、神經(jīng)和體液調(diào)節(jié)(一) 腎交感神經(jīng) 交感神經(jīng)興奮時,影響尿生成通過如下途徑 1.入球、出球小動脈收縮, 尤以入球動脈為明顯,有效濾過壓, 濾過減少. 2.球旁器的顆粒細(xì)胞釋放腎素,通過腎素-血管緊張素-醛固酮 系統(tǒng)活動, NaCl和水的重吸收. 3.增加近球小管和髓襻上皮NaCl和水的重吸收. (二) 抗利尿激素 (anti

17、diuretic hormone, ADH) 血管升壓素 (argininc vasopressin，VP) 1.來源: 下丘腦的視上核,室旁核神經(jīng)元分泌，經(jīng)丘腦-垂體 束輸送到神經(jīng)垂體儲存。 下丘腦-神經(jīng)垂體系統(tǒng)：下丘腦視上核、室旁核大細(xì)胞肽能神經(jīng)元合成ADH和催產(chǎn)素，經(jīng)下丘腦-垂體束的軸漿運(yùn)輸并儲存于神經(jīng)垂體。2.作用: 激活分布在血管平滑肌上的V1受體，血管收縮； 激活分布在遠(yuǎn)端小管和集合管上皮的V2受體； 提高遠(yuǎn)曲小管、集合管上皮細(xì)胞對水的通透性，水重吸收。 增加髓襻升支粗段對NaCl的重吸收以及內(nèi)髓部尿素通透性，提高髓質(zhì)間隙滲透壓濃度，尿濃縮。 3.作用機(jī)制: (ADH)與小管上皮細(xì)

18、胞V2受體結(jié)合 腺苷酸環(huán)化酶活性 cAMP生成 蛋白激酶激活 含水孔蛋白AQP-2小泡鑲嵌在管腔膜 水通道形成 水通透性 重吸收 。 ADH 缺乏時,管腔膜上水通道集中在其衣被凹陷處, 以后形成吞飲小泡。腔膜面水通道消失，水不再通透.Peter Agre Johns Hopkins University School of Medicine Baltimore, MD, USA Peter Agre, born 1949 (54 years) in Northfield, Minnesota (US citizen). Medical Doctor 1974 at Johns Hopkins

19、University School of Medicine, Baltimore, USA. Professor of Biological Chemistry and Professor of Medicine at Johns Hopkins University School of Medicine, Baltimore, USA. That the bodys cells must contain specific channels for transporting water was suspected as early as the middle of the nineteenth

20、 century. However, it was not until 1988 that Peter Agre succeeded in isolating a membrane protein that, a year or so later, he realised must be the long-sought-after water channel. Peter Agres experiment with cells containing or lacking aquaporin. The aquaporin is necessary for making the cell abso

21、rb water and swell. Water permeability of aquaporin-1 (AQP1) expressed in Xenopus oocytes. When transferred to hypo-osmolar buffer for 2 min, control water-injected oocytes exhibit negligible swelling (left). Under the same conditions, oocytes previously injected with AQP1 cRNA rapidly swell and exp

22、lode (right). The physiological importance of the aquaporins is perhaps most conspicuous in the kidney, where some 150-200 liters of water need to be resorbed from the primary urine each day. This is made possible mainly by the AQP1 and AQP2 aquaporins. AQP1 is expressed in the proximal tubules and

23、the descending vasa recta, while AQP2 is expressed in the collecting duct. The expression of AQP2 at the plasma membrane is regulated by vasopressin, and decreased or increased AQP2 levels have been associated with nephrogenic diabetes insipidus as well as with several conditions associated with flu

24、id retention such as congestive heart failure (King and Yasui, 2002). 4.調(diào)節(jié)ADH的主要因素（1）體液滲透壓 正常人血漿滲透壓280-290mOSM， 引起ADH分泌的血漿滲透壓275-290mOsm,ADH 0-4pg/ml; 血漿滲透壓升高1%，ADH升高1pg/ml。 血漿滲透壓289-307mOsm、ADH 5pg/ml時可引起渴感。感受器:位于下丘腦、視上核及其周圍組織。 對血漿晶體滲 透壓的改變非常敏感，1-2% 的變化即能感受。 血漿晶體滲透壓 (出汗，嚴(yán)重嘔吐等) 對晶體滲透壓感受器刺激 ADH分泌 水重吸

25、收 尿液濃縮， 尿量減少。 一次大量飲清水(1000毫升)，可引起尿量增加。 半小時開始利尿,一小時達(dá)高峰, 稱為水利尿。 如一次大量飲生理鹽水，則沒有此變化。 (?)(2) 循環(huán)血量改變 容量感受器: 存在于左心房心內(nèi)膜下 血量過多 左心房被擴(kuò)張 刺激容量感受器 ADH釋放 水重吸收 血量恢復(fù)正常 當(dāng)動脈血壓低于正常時，ADH釋放增加。迷走神經(jīng)(3) 其他因素 使ADH釋放增加: 血管緊張素II、疼痛、應(yīng)激刺激， 低血糖、惡心等； 使ADH釋放減少: 寒冷，乙醇； (插圖4-6,7)(三) 腎素-血管緊張素-醛固酮系統(tǒng) (renin-angiotensin system)1、腎素的分泌2.

26、血管緊張素II的功能： 直接作用于腎小管影響重中吸收； 改變腎小球濾過率； 通過對ADH、醛固酮的調(diào)節(jié)影響尿生成。3. 醛固酮 (aldosterone) 的功能醛固酮+胞漿內(nèi)受體 激素-受體復(fù)合物 進(jìn)入細(xì)胞核 與DNA作用 特異性 mRNA轉(zhuǎn)錄 Na+通道蛋白, 管腔膜Na+通道增加; ATP酶, Na+泵能量增加; 側(cè)膜Na+泵, Na+-K+ 交換、 Cl-重吸收增加. （插圖45）醛固酮誘導(dǎo)蛋白合成4. 腎素分泌的調(diào)節(jié) 入球動脈的牽張刺激； 流經(jīng)致密斑的小管液的鈉濃度； 交感神經(jīng)興奮； 體液因素：腎上腺素，PGE2； 血管緊張素II，內(nèi)皮素，NO等；第六節(jié) 清除率 (clearance

27、)一、清除率的定義和計算方法 清除率是一個抽象的概念 尿量 尿中某物質(zhì) 尿中 血漿濃度 清除率 (V) 的濃度(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血漿清除率: 腎臟在單位時間內(nèi)(一分鐘)內(nèi)能將多少毫升血漿 中所含的某物質(zhì)完全清除出去, 這個完全清除了 某物質(zhì)的血漿毫升數(shù), 稱為該物質(zhì)的血漿清除率.血漿清除率計算方法: U: 尿中某物質(zhì)的濃度 V: 每分鐘尿量 P: 血漿中某物質(zhì)的濃度UVC= P1. 清除率只是一個相當(dāng)量.2. 各種物質(zhì)的清除率是不一樣的. 葡萄糖的清除率 (?)二. 測定血漿清除率的意義(一) 測定腎小球濾過率1. 菊粉清除率 腎每分鐘從尿中排出的某物質(zhì)的量應(yīng)該等于腎小球濾過的量 (F), 與腎小管集合管重吸收 (E)和分泌量(R)的代數(shù)和.UV (尿中含量) = F P (濾過量) - E(重吸收) + R(分泌)F=濾過率, P=某物質(zhì)的血漿濃度如果 R、E，則U 菊粉符合既不重吸收也