Transcript 第八章尿的生成和排出 - 生理学研究所

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：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:
- 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
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
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
肾单位
肾的微细结构
肾小囊 （脏层、囊腔、壁层）
近曲小管
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
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。
由三种特殊细胞群组成:
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。
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
BP：180 mmHg 为血管收缩极限
80 mmHg 为血管舒张极限
•
动
脉
平滑肌
紧张性
管腔
变小
血流
阻力
血流量
受限
血
压
平滑肌
紧张性
管腔
变大
血流
阻力
血流量
恢复
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。
血
流
量
稳
定
（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
腺苷
内皮素
前列腺素
肾血管收缩
缓激肽
肾血管扩张
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。
第二节
肾小球滤过
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。
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
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 45
45
血浆胶体渗透压 25
35
肾小球囊内压
10
10
有效滤过压
10
0
部位
肾小球毛细
血管内压
血浆胶体
渗透压
肾小球
囊内压
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 equilibrium)
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.
有效
滤过压
glomerular
pressure
plasma colloid
in（effective
Bowman’s
capillary
osmotic
pressure
capsule
pressure
filtration
pressure，EFP）
决定和影响滤过的因素
EFP=P
2、滤过的动力—有效滤过压
π
P
：肾小球毛细血管血压
：血浆胶体渗透压
GC－（πGC＋PBS）
GC
BS
GC：肾小囊内压
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）
影响滤过的因素
影响因素
①有效滤过压
毛细血管血压↓ EFP↓
囊内压↑EFP↓
血浆胶体渗透压↓EFP↑
②肾小球血浆流量↓
③滤过膜通透性和面积
滤过膜的孔径↑
滤过率的变化
滤过率↓（大失血）
滤过率↓（结石、肿瘤）
滤过率↑（快速大量输液）
滤过率↓（中毒性休克）
滤过膜带负电荷↓
滤过膜面积↓
滤过率↑（蛋白尿）
滤过率↓（肾炎）
滤过率↑（血尿）
第三节
肾小管与集合管的转运功能
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
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
二、肾小管和集合管中各种物质的
重吸收与分泌
（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
（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；
Na+
氨基酸
X
水
（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，
Na+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。
CINa+
HCO3-
CINa+
水的重吸收特点：
• 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） 。
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
血液
低渗小管液
(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
ATP
远曲小管初段
远曲小管后段和集合管
（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-
NH4+
H2CO3
Na+ Cl-
Na H2PO4
Na HCO3
NH4 Cl
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+
作用：
促进了NaHCO3的重吸收
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/100ml
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
近曲
小管
65%
被动(渗透作用)
①细胞旁路
②水通道
髓袢
15%
降支细段被动
(渗透作用)
远曲管
集合管
10%
被动(水通道)
特
点
①球-管平衡
②不受调节
对终尿量的影响不大
升支对水不通透
①远曲管初段水不通透
②ADH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
近曲
小管
髓袢
升支
量
60-70%
25-30%
远曲管 10%
集合管
机制
①初段主动(管腔膜Na+-X
偶联转运，管周膜Na+泵)
②后段被动(顺电位差经
细胞旁路)
①细段被动(顺浓度差)
②粗段主动(Na+-K+-2Cl同向转运体复合物)
①管腔膜Na+-Cl-交换
②管周膜Na+泵
特点
①定比重吸收
(泵-漏现象)
②不受调节
①降支细段对Na+不通透
②重吸收量与尿浓缩有关
①无泵-漏现象
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
髓袢降支细段 高度通透 不易通透
升支细段 不通透
高度通透
升支粗段 不易通透 主动重吸收
尿素
不易通透
中等通透
不易通透
远 曲 小 管
有ADH时
易通透
不易通透
集
有ADH时
易通透
合
管
主动重吸收
主动重吸收
外髓部不通透
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
肾小管各段对溶质、水通透性
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部位
水
NaCl
尿素
─────────────────────────────
髓袢
降支细段
升支细段
升支粗段
易通透
不易通透
不易通透
远曲小管 有ADH时易通过
集合管
皮质部
髓质部
有ADH时易通过
有ADH时易通过
并增加尿素通透
不易通透
易通透
Na+主动重吸收
Cl-继发性主动重吸收
Na+主动重吸收
不易通透
中等通透
不通透
Na+主动重吸收
Na+主动重吸收
不易通透
易通透，
不易通透
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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 ↑
大量出汗、严重呕吐腹泻
→ 下丘脑渗透压感受器+ →
→ 血浆晶体渗透压↑
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
N
(血管紧张素原)
↓
天冬-精-缬-酪-异亮-组-脯-苯丙-组-亮 + 亮-缬-酪-丝-R(血管紧张素Ⅰ)
↓
(angiotensin 1-10 10P )
天冬- 精-缬-酪-异亮-组-脯-苯丙 + 组-亮-亮-缬-酪-丝-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 ANGⅡ →系膜细胞收缩→Kf值↓→滤过率↓
（3）ANGⅡ →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
大量失血 化学感受器
肾素↑→ 尿量↓
(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 (clearance)
一. 清除率的概念和计算方法
尿量
(V)
甲
清除率是一个抽象的概念
尿中某物质 尿中
的浓度(u) 排出量
血浆浓度
(P)
1ml/min 1mg/1ml 1mg/min 1mg/100ml
清除率
(C)
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×V
C= ———
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
U×V
C= ———
P
=
125mg /100ml X lml / 1min
1mg / 100ml
= 125ml / min
•
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 / min
FF= 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
1．正常GFR= 125 ml/min 此时无重吸收和分泌
2．C125 ：表物质被重吸收或重吸收分泌( 尿素)
3．C125 ：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
尿的排放
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
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

正反馈 膀胱逼尿肌收缩，
内括约肌舒张
阴部神经抑制
外尿道括约肌舒张

尿液进入后尿道
刺激尿道感受器
排尿
尿频，
尿潴留，
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?