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尿的生成和排出1


生理学
Physiology

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机体的排泄途径

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肾脏是机体最重要的排泄器官!

第八章 尿的生成和排出
Urine Formation and Exc

retion
魏林郁 生理学与神经生物学教研室 TEL: 0373-3029104

本章学习目标
掌握 尿生成(滤过、重吸收和分泌)的过程 及其影响因素,尿生成的调节,清除率的概念。 熟悉 肾血液循环的特征及肾血流量的调节, 尿液的浓缩和稀释机制,利用清除率的概念 测定肾小球滤过率和肾血流量,以及推测肾 小管的功能。 了解 尿的生成和排出在维持机体内环境相 对稳定中的意义,排尿反射。

肾的基本功能:
尿生成(排泄): 维持内环境稳态,维持体液成分和容量恒定; 水 平衡 ; 电解质与酸碱平衡等。 内分泌: renin ; EPO ; 1α-羟化酶; PGs; kinins.

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
肾 肾小球 小 体 肾小囊

近端小管

近曲小管 袢降粗段

肾 袢降细段 小 髓袢细段 袢升细段 管 袢升粗段

远端小管

远曲小管

集合管
集合管并不包括 在肾单位中,但其功 能与肾单位密切相关, 对浓缩尿和稀释尿的 形成起着重要作用。

集合管

皮质肾单位和近髓肾单位的比较
皮质肾单位
数量 分布 80-90%
中、外皮质层

近髓肾单位
10-15%
内皮质层

肾小球 A口径

较小
A入 ∶ A出 = 2∶ 1 短 一种, 分布于 皮质部的肾小 管周围 尿的生成

较大
A入 ≤ A出 长 两种,网状毛细 血管和U形的直 小血管 尿的浓缩与稀释

髓袢长度 A出后的 毛细血管 功能

(二)球旁器

(juxtaglomerular apparatus)

主要分布在皮质肾单位

? 球旁细胞

? 致密斑 ? 球外系膜细胞

1. 球旁细胞(颗粒细胞) (juxtaglomerular cell)
入球小动脉膜内的肌细胞呈上皮样变,内含分泌颗粒--肾素; 对牵张刺激敏感; 肾交感神经支配。

球外系膜细胞

球旁细胞

球旁器组成示意图

2.致密斑(macula densa)
位于远端小管起始部,细胞呈立方样变、斑状突起;可 感受小管液中的NaCl含量的变化,并将信息经间质细胞传递 至球旁细胞,调节肾素的释放。

球外系膜细胞

球旁细胞

球旁器组成示意图

3.球外系膜细胞 (extaglomerular mesangial cell) 是入球小动脉和出球小动脉之间的一群细胞, 与致密斑相连。 具有吞噬功能。

球外系膜细胞

球旁细胞

球旁器组成示意图

(三)肾的神经支配和血管分布 1、肾的神经支配
肾交感神经:递质是NE,未发现肾有副交感神经支配。

肾交感神经主要从胸12至 腰2脊髓节段发出,其纤维经 腹腔神经丛支配肾动脉、肾小 管和释放肾素的球旁细胞。 调节肾血流量、肾小球滤 过率、肾小管的重吸收和肾素 释放。

2、肾的血液供应

腹主动脉 肾动脉 叶间动脉 弓状动脉 小 叶间动脉 入球小动脉 肾小球毛细血管网 出球小动脉 肾小管周围毛细血管网或直小 血管 小叶间静脉 弓形静脉 叶间静脉 肾静脉而出肾

3、肾的血管分布特点:
“两套串联的毛细血管网 ” ①肾小球毛细血管网 特点:血压高,利于滤过。 ②肾小管周围毛细血管网 特点:血压低,利于重吸收。

二、肾血流量及其调节
(一)肾的血液循环特征:
⑴血流量大: 流量≈心输出量1/4~1/5; ⑵血流分布不匀: 皮质∶外髓∶内髓 = 94%∶5~6%∶1% ⑶两次形成毛细血管网,血压高低不同: 肾小球毛细血管网高→滤过; 肾小管毛细血管网低→利于重吸收; 直小血管的双向流动→利于髓质高渗的维持。

(二)肾血流量的调节方式 1、自身调节:
Bp80-180mmHg范围内波动时,肾血流量维持相 对恒定,GFR保持相对稳定。

RBF:肾血流量

GFR:肾小球滤过率

①肌源学说:当A压↑→A管壁平滑肌受到牵张刺 激↑→紧张性↑而收缩→血流阻力↑→肾血流量 保持稳定;

肾A血压:
---- <80 mmHg ----- 80 mmHg --180 mmHg ------->180 mmHg----肾A压↑肾血流量↑ 自身调节 肾A压↑肾血流量↑

舒张极限

入球小A平滑肌紧张性可调节

收缩极限

②管-球反馈:当肾血流量和肾小球滤过率↑

致密斑感受到远 曲小管液[Na+][Cl-]↑ 致密斑将此信息反馈至肾小球 入球和出 球小动脉收缩 肾血流量和肾小球滤过率恢复

管—球反馈(tubulogomerular feedback)示意图

2、神经-体液调节:
? 交感神经:使肾血管收缩,血流量减少。 ? 体液因素: 主要有肾上腺素和去甲肾上腺素,它们的作 用也使肾血管收缩,血流量减少。 肾组织自身合成释放的PGI2、NO、缓激肽? 肾血管舒张 ? 肾血流量增加。

①剧烈运动,温度↑→交感N兴奋→ 肾血管收缩 → 肾血流量降低 ②疼痛,麻醉,手术,缺O2等应激时NE、E、VP、 AⅡ分泌↑→肾血管收缩→ 肾血流量降低→血液 重新分配

“移缓济急”

尿生成过程
1.肾小球的滤过 (glomeruluar filtration) 2.肾小管和集合管的重吸收 (reabsorption in renal tubule and collect tubule) 3.肾小管与集合管的分泌 (excretion of tubule and collect tubule)

第二节 肾小球的滤过功能
Glomerular Filtration

血液流经肾小球时在 有效滤过压的驱动下,血浆 中的水和小分子物质经滤 过膜进入肾小囊形成原尿 的过程称为肾小球的滤过。

肾小球的滤过证明
微穿刺技术获取囊内 液,微量化学分析表 明系血浆的超滤液

(ultrafiltrate)

血浆、滤过液成分比较
成分 水 Pr GS Na+ K+ ClH2PO4- HPO42 尿素 尿酸 肌酐 氮 血浆(g%) 90 8 0.1 0.33 0.02 0.37 0.004 0.03 0.004 0.001 0.0001 滤液(g%) 98 0.03 0.1 0.33 0.02 0.37 0.004 0.03 0.004 0.001 0.0001

衡量肾小球滤过功能的指标
?肾小球滤过率(glomerular filtration rate, GFR): 单位
时间内(每分钟)两肾所生成的肾小球滤液量称为肾小 球滤过率。 125ml/min

肾血浆流量(renal plasma flow, RPF): 660mL/min

?滤过分数(filtration fraction, FF): 肾小球滤过率与肾血
浆流量的百分比值称为滤过分数。
125/660×100%=19%

说明肾脏的血浆约有 1/5由肾小球滤出,进入肾小囊。

一、滤过膜的构成

肾小囊脏层足细胞的足突

(一)滤过膜的两种屏障
机械屏障
1)内皮细胞上的小孔(窗孔 70-90nm )防止血细胞通过。 2)基膜:是主要的屏障。微 纤维网的网孔( 2-8nm )允 许水和部分溶质通过。 3)肾小囊的上皮细胞:滤过 裂隙膜上有直径4 -11nm的孔 ,是滤过的最后一道屏障。

电学屏障 滤过膜所带的电荷形成的电屏障
1)内皮细胞表面富含唾液酸 蛋白等带负电荷的糖蛋白。 2)基膜含带负电的硫酸肝素 和蛋白聚糖。 3)肾小囊的足细胞裂隙膜含 nephrin。
基膜 毛细血 管内皮

肾小囊 脏层

(二)滤过膜的通透性
机械屏障----有效半径小 于2.0nm的中性物质或带 正电的物质可自由通过, 有效半径大于4.2nm的物 质不能通过。 电学屏障----带正电荷的 物质易于通过,而带负电 荷的血浆白蛋白(3.6nm) 滤过很困难。

“小通大阻” “正通负阻”

各种物质通透性不同
自由通过

水分子 阳离子 葡萄糖

小分子 阴离子
部分通过

小分子多肽等
不能通过

白蛋白
蛋白质

二、有效滤过压
肾小囊超滤 液的胶体渗 透压(0mmHg)

肾小球有效滤过压= 肾小球毛细血管血压-(血浆胶体渗透压+肾小囊内压)

入球小动脉端 =45-(25+10) =10mmHg >0有滤液生成 特点:

滤过平 衡点

出球小动脉端 =45-(35+10) =0mmHg = 0无滤液生成

①正常时,毛细血管压和囊内压基本不变,胶体渗透 压易变(胶体物质滤不出)。 ②滤过平衡(filtration equilibrium ):有效滤过压=0

三,影响肾小球滤过的因素

1,有效滤过压 2,肾血浆流量 3,滤过系数

(一)有效滤过压
1、肾小球毛细血管血压:
*动脉血压变动于80—180mmHg时,
肾血流量保持不变,肾小球滤过率保持不变。

*动脉血压<80mmHg时,肾血流量减少,尿量减少, *动脉血压<40mmHg时,肾小球滤过率急剧下降,无尿。
大失血、 剧烈运动、 情绪激动等→交感N ↑→ 入球A收缩

2、肾小囊内压:
如果尿路发生阻塞,则囊内压增高, 有效滤过压下降,肾小球滤过减少。 如 :肾盂或输尿管结石、肿瘤。

3、血浆胶体渗透压:
当血浆蛋白的浓度减小时,血浆胶 体渗透压下降,有效滤过压增加,肾小 球滤过增多。
如静脉大量快速注射生理盐水时,肾小 球滤过率明显增加,其原因之一是血浆胶体渗 透压下降。

(二)肾血浆流量
肾血浆流量的增减,主要影响滤过平 衡的位置。肾血浆流量增至正常的3倍则肾 小球毛细血管全长都有滤过。
血浆流量大→血浆胶体渗透压上升的速度↓→滤过平衡的 位置靠近出球小动脉端,有效滤过的血管段延长→GFR↑

在失血性休克、缺O2等病理情况下,由于交感神经强烈兴 奋,肾血浆流量急剧减少,肾小球滤过率明显下降。

(三)滤过系数(Kf)
?

Kf 指在单位有效滤过压的驱动下,单位 时间内通过滤过膜的液量。

?

Kf=ks
(K是有效通透系数;s是滤过面积。)

机械屏障作用↓→血尿 K,通透性

如:肾炎时因免疫反应蛋白分解酶的 释放导致滤过膜孔、裂增大

静电屏障作用↓→蛋白尿

如:肾病综合征时带负电荷的糖蛋白减少或消 失

正常时肾小球都活动滤过面积=1.5m2 S,面积
如:急性肾小球肾炎→毛细血管腔狭窄或 阻塞→ 滤过面积↓→GFR↓→尿量↓

总之: 影响肾小球滤过的各种因素,在正 常情况下没有明显的变化,因而肾小球 滤过率比较稳定。只有在某些特殊生理 或病理情况下,才会因某 一因素的变动 而发生明显的变化。

小结
?有效滤过压 毛细血管压- (血浆胶体渗透压+囊内压) ?影响肾小球滤过的因素
肾小球毛细血管血压,囊内压,血浆胶体渗透压 滤过系数(Kf) 肾小球血浆流量

复习思考题
1.血浆与原尿在量和成分上有何不同?原因 何在? 2.影响肾小球滤过的因素有哪些? 3.急性肾小球肾炎,蛋白尿、血尿、少(无) 尿,为什么?

Thank you very much


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