《生理学》第八章 尿的生成和排泄.pptx

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1、第八章 尿的生成和排出第一节 肾的功能解剖和肾血流量第二节 肾小球的滤过功能第三节 肾小管和集合管的物质转运功能第四节 尿液的浓缩和稀释第五节 尿生成的调节第六节 清除率第七节 尿的排放重点难点熟悉了解掌握肾小球的滤过功能：肾小管滤过率、滤过分数、有效滤过压；决定和影响肾小球滤过的因素；肾小管重吸收的有限性；肾单位不同部分（近端、髓袢、远端）的重吸收和分泌；肾髓质高渗梯度形成原理；直小血管的作用；尿液的浓缩和稀释过程及其影响因素；肾脏泌尿功能的调节滤过膜及其通透性；肾小管重吸收特征和方式；逆流交换与逆流倍增作用；血浆清除率的意义肾脏的结构及功能概要；膀胱与尿道的神经支配；排尿反射（膀胱容量和膀

2、胱内压的关系；神经系统损害引起的排尿异常）肾的功能解剖和肾血流量第一节1. 肾单位 （nephron）（一）肾脏的功能单位-肾单位生理学（第9版）一、肾的功能解剖 人体每个肾脏有100万个肾单位，不能再生，40岁以后，功能性肾单位每10年大约减少10髓袢降支粗段髓袢降支细段近曲小管肾小球（毛细血管球）肾小囊（内层、囊腔、外层）髓袢升支细段髓袢升支粗段肾小体肾小管远曲小管髓袢近端小管远端小管肾单位肾单位示意图2. 集合管远曲小管与集合管相连接。集合管不在肾单位内。810个皮质集合管髓质集合管大的集合管经肾乳头肾盂每个肾脏大约有250个很大的集合管， 每个大的集合管收集大约4000个肾单位来的尿液

3、生理学（第9版）3. 皮质肾单位与近髓肾单位皮质肾单位近髓肾单位数量多（85%90%）少（10%15%）体积较小较大髓袢长度短长动脉口径A入:A出=2:1A入:A出=1:1出球小动脉形成小血管管周毛细血管管周毛细血管+直小血管皮质肾单位与近髓肾单位的区别（二）球旁器生理学（第9版）主要分布在皮质肾单位1球旁细胞（juxtaglomerular cell） 入球小动脉中膜内的肌上皮样细胞。细胞内有分泌颗粒，内含肾素2.致密斑（macula densa） 位于远曲小管起始部。感受小管液中NaCl含量的变化，将信息传递至球旁细胞，调节肾素分泌，从而调节尿量的生成3.球外系膜细胞（extraglome

4、rular mesangial cell） 是入球小动脉和出球小动脉之间的一群具有吞噬功能的细胞肾小球、肾小囊微穿刺和球旁器示意图（三）滤过膜的构成生理学（第9版）1. 内层 毛细胞血管内皮细胞层 细胞上有许多直径为70100nm的小孔，称为窗孔。水、小分子溶质可自由地通过。带负电荷2. 中间层 毛细血管基膜 含有IV型胶原、层粘连蛋白和蛋白多糖等成分，带负电荷，厚度超过300nm3. 外层 肾小囊脏层上皮细胞层，又称足细胞 足细胞的足突相互交错，形成裂隙（slit） 滤过膜结构示意图（三）滤过膜的构成生理学（第9版）1. 分子量大小的选择性滤器（机械屏障）分子量6000，有效半径69000，

5、有效半径4.2nm不能滤过葡萄糖glucose（180）可通过白蛋白albumin（69000）不能通过2. 分子电荷的选择性滤器（电学屏障） 滤过膜各层上带负电的物质（主要为糖蛋白）构成了滤过的电学屏障，限制负电荷的滤过分子半径和所带电荷不同对右旋糖酐滤过能力的影响（四）肾脏的神经支配生理学（第9版） 肾交感神经主要由脊髓的胸12至腰2节段发出，其节前纤维进入腹腔神经节和主动脉、肾动脉部的神经节；节后纤维与肾动脉伴行，由肾门进入肾内 副交感神经在肾脏的分布和功能尚不清楚 肾交感神经球旁细胞肾素的释放肾小管肾小管的重吸收肾血流量肾小球滤过率 肾动脉NANANANA：去甲肾上腺素（五）肾脏的血液

6、供应及肾血流量的特点生理学（第9版）正常成人安静时每分钟约有1200ml血液流经两肾，相当于心输出量的22。其中约94%的血液供应皮质层；6%的血液供应髓质 两套毛细血管床：肾小球毛细血管和肾小管管周毛细血管，串联 肾小球毛细血管血压高，引起快速液体滤过 肾小管管周毛细血管血压低，使液体迅速地被重吸收腹主动脉肾动脉叶间动脉弓形动脉小叶间动脉入球小动脉肾小球毛细血管出球小动脉肾小管管周毛细血管小叶间静脉弓形静脉叶间静脉肾静脉（一）肾血流量的自身调节生理学（第9版）二、肾血流量的特点及其调节 灌注压2070mmHg时，肾血流量随肾动脉压升高而升高 灌注压70180mmHg时，肾血流量相对稳定在一个

7、水平不变 灌注压180mmHg时，肾血流量又随肾动脉压升高而升高关于肾血流量自身调节的机制，两个学说：（1）肌源学说：肾脏小动脉血管平滑肌的特性决定（2）管-球反馈：小管液流量的变化影响肾血流量和肾小球滤过率（二）肾血流量的神经和体液调节肾血流量和肾小球滤过率与动脉血压的关系肾小球的滤过功能第二节（一）肾小球滤过液的成分生理学（第9版）一、肾小球的滤过作用 肾小球滤过是指血液流经肾小球毛细血管时，除蛋白质外，血浆中其余成分均能被滤过进入肾小囊腔内生成超滤液（ultrafiltrate） 用微穿刺方法获取肾小囊腔超滤液，结果表明其成分，除蛋白质外，其余成分浓度、渗透压及酸碱度与血浆非常接近，是血

8、浆的超滤液生理学（第9版）一、肾小球的滤过作用（二）肾小球滤过率和滤过分数 肾小球滤过率（glomerular filtration rate，GFR）是指单位时间内（每分钟）两肾生成的超滤液量。体表面积为1.73m2的个体，GFR约为125ml/min 滤过分数（filtration fraction，FF）是指肾小球滤过率与肾血浆流量的比值，即被肾小球滤过的肾血浆流量的部分据测定肾血浆流量约为 660 ml/min，则滤过分数为（125/660）100%19（三）有效滤过压（effective filtration pressure, EFP）生理学（第9版）有效滤过压 =肾小球毛细血管压

9、-（血浆胶体渗透压+肾小囊内压）肾小球有效滤过压示意图（三）有效滤过压（effective filtration pressure, EFP）生理学（第9版） 当血液从入球小动脉端流向出球小动脉端时，由于不断生成超滤液，血浆中蛋白质浓度逐渐升高，滤过的阻力逐渐增大，有效滤过压逐渐减小。当滤过阻力等于滤过动力时，有效滤过压降为零，称为滤过平衡（filtration equilibrium）肾小球毛细血管血压、血浆胶体渗透压和囊内压对肾小球有效滤过压的影响（一）肾小球毛细血管滤过系数（filtration coefficient，Kf）生理学（第9版）二、影响肾小球滤过的因素肾小球滤过膜的有效通透

10、系数和滤过面积（二）有效滤过压1. 肾小球毛细血管血压 全身动脉血压在70180mmHg波动时，肾血流量存在自身调节，相对稳定，GFR变动不大 超出这一范围的变化，动脉血压升高，肾小球毛细血管血压升高，GFR；动脉血压降低，肾小球毛细血管血压下降，GFR，动脉血压降至 4050 mmHg 以下，GFR会降至零，将导致无尿生理学（第9版）二、影响肾小球滤过的因素（二）有效滤过压1. 肾小球毛细血管血压 入球小动脉收缩，入球小动脉阻力增加，GFR减少 出球小动脉中度收缩时，出球小动脉阻力增加，肾小球毛细血管血压升高， GFR轻度增加2. 肾小囊囊内压 正常情况下比较稳定 肾盂或输尿管结石、肿瘤压迫

11、等引起输尿管阻塞时，逆行性压力升高，囊内压升高，肾小球滤过率降低3. 血浆胶体渗透压正常情况下变化不大，如肾炎，全身血浆蛋白血浆胶渗压有效滤过压GFR生理学（第9版）（三）肾脏血浆流量的变化 肾血浆流量肾小球毛细血管中血浆胶体渗透压上升的速度减缓滤过平衡点向出球小动脉端移动有效滤过面积GFR；反之亦然 肾交感神经强烈兴奋引起入球小动脉阻力明显增加时（如剧烈运动、大失血、缺氧和中毒性休克等），肾血流量和肾血浆流量明显减少，肾小球滤过率也显著降低肾小管和集合管的物质转运功能第三节1. 肾小管和集合管重吸收量大并具有高度选择性生理学（第9版）一、肾小管和集合管中物质转运的方式 肾小管和集合管的重吸收

12、（reabsorption）是指小管液中的成分被上皮细胞转运返回血液的过程 肾小管和集合管的分泌（secretion） 是指上皮细胞将一些物质经顶端膜分泌到小管液的过程 排泄（excretion）是指机体将代谢产物、进入机体的异物以及过剩的物质排出体外的过程1. 肾小管和集合管重吸收量大并具有高度选择性生理学（第9版）一、肾小管和集合管中物质转运的方式 重吸收量大：两肾生成的超滤液可达180L/d，而终尿量仅约1.5L/d，约99%的水被肾小管和集合管重吸收 高度选择性重吸收：小管液中的葡萄糖和氨基酸全部被重吸收，Na+、Ca2+和尿素等可不同程度地被重吸收，而肌酐、H+和K+等则可被分泌到小

13、管液中而排出体外2. 物质转运方式生理学（第9版）（1）被动转运：是指不需由代谢直接供能，物质顺电化学梯度通过上皮细胞的过程。浓度差和电位差（电化学差）是溶质被动重吸收的动力（2）主动转运：是指需要由某种代谢来提供能量的跨膜物质转运，使物质逆电化学梯度移动原发性主动转运：ATP水解直接供能，包括质子泵、钠泵和钙泵转运等继发性主动转运：间接由Na+泵供能，通过转运体与Na+的转运相耦联蛋白质的重吸收：胞饮，需要消耗能量细胞旁通路与跨细胞通路（一）Na+、Cl-和水的重吸收生理学（第9版）二、肾小管和集合管中各种物质的重吸收与分泌 原尿Na+约有500g /d，终尿Na+约有35g /d, 99%

14、 Na +回收 重吸收的部位和比例近端小管：占滤过量65%70%髓袢：20%远曲小管和集合管：12% 生理学（第9版）Na+-H+逆向转运Na +泵主动重吸收Na+跨细胞途径被动重吸收（顺电位梯度） Na +的重吸收方式以主动重吸收为主 水的重吸收方式被动重吸收，水通道蛋白1（aquaporin 1，AQP1）直接参与 Na +和水的重吸收使细胞间隙内静水压升高，促使Na +和水进入相邻毛细血管，并有回漏至小管腔现象 Na +的重吸收是近端小管重吸收各种溶质和水的主要驱动力1. 近端小管（1）近端小管的前半段Na+与葡萄糖、氨基酸同向转运Na +-H+ 逆向转运主动重吸收生理学（第9版）近端小

15、管的物质转运示意图生理学（第9版）Cl-的重吸收方式被动重吸收 （顺浓度梯度，顺电位梯度）Cl- 阴离子逆向转运Cl- 细胞途旁径被动重吸收（2）近端小管的后半段1. 近端小管生理学（第9版）近端小管的物质转运示意图生理学（第9版）2. 髓袢（1）髓袢降支细段对水通透：被动重吸收水，AQP1参与对溶质通透性差：NaCl浓度逐渐升高（2）髓袢升支细段对水不通透，被动重吸收Na+、 Cl-髓袢降支细段对水和尿素的重吸收机制示意图生理学（第9版）（3）髓袢升支粗段 对水不通透，主动重吸收Na+ 、 Cl- 、K+ （25%），型Na+-K+-2Cl-同向转运体（NKCC2）抑制剂为呋塞米和依他尼酸（

16、强利尿） 上皮细胞基侧膜上的泵是维持细胞内低 Na+浓度的动力，有助于Na+的重吸收 升支粗段中Na+通过上皮细胞的顶端膜上同向转运体NKCC2，同向转运1个Na+ 、1个K+和2个Cl- 进入细胞内的Na+ 通过基底侧膜中的钠泵泵至组织间液，Cl-由浓度梯度经管周膜中的氯通道进入组织间液，而K+则顺浓度梯度经顶端膜返回小管液中，并使小管液呈正电位 K+ 返回小管内造成小管液呈正电位，使小管液中Na+ 、K+和Ca2+等正离子经细胞旁途径被动重吸收髓袢升支粗段对Na+和Cl-的重吸收机制示意图生理学（第9版）3. 远曲小管 对水仍不通透，通过上皮细胞顶端膜存在Na+-Cl-同向转运体（NCC）

17、，主动重吸收NaCl。噻嗪类（thiazide）利尿剂可抑制NCC，产生利尿作用远曲小管NaCl的重吸收机制生理学（第9版）4. 集合管 上皮细胞顶端膜存在的上皮钠通道（ENaC），主动重吸收NaCl。阿米洛利（amiloride）可抑制ENaC 小管液呈负电位，驱使小管液中的Cl-经细胞旁途径而被动重吸收，K+分泌入小管腔 对水的重吸收通过主细胞顶端膜和胞质侧的囊泡中的AQP2吸收进入细胞，通过基底侧膜中AQP3和AQP4进入组织间隙。抗利尿激素参与这一调节过程生理学（第9版）4. 集合管皮质部和外髓部集合管主细胞的物质转运（左）和内髓部集合管主细胞的物质转运（右）生理学（第9版）肾脏水的重

18、吸收肾脏钠离子的重吸收（二）HCO3-的重吸收与H+的分泌生理学（第9版） 肾小管重吸收HCO3-是以CO2的形式而非直接以HCO3-的形式 HCO3-比Cl-优先重吸收，是因为CO2能迅速透过管腔膜1. 近端小管 近端小管重吸收80%90 与H+的分泌耦联在一起近端小管重吸收HCO3-的细胞机制示意图生理学（第9版）2. 髓袢 髓袢对HCO3-的重吸收主要发生在升支粗段，其机制与近端小管相同3. 远曲小管 远曲小管上皮细胞通过Na+-H+交换，参与HCO3-的重吸收4. 集合管 闰细胞可主动分泌H+，细胞的顶端膜中存在两种质子泵，一种是氢泵（H+-ATP酶），另一种为H+-K+交换体（H+，

19、K+-ATP酶），两者均可将细胞内的H+泵入小管液中。泵入小管液中的H+可与HCO3-结合，形成H2O和CO2；也可与HPO42-反应生成H2PO4-；还可与NH3反应生成NH4+，从而降低小管液中的H+浓度 碳酸酐酶抑制剂乙酰唑胺可抑制H+的分泌（三）NH3和NH4+的分泌与H+ 、HCO3-的转运的关系生理学（第9版） 上皮细胞内的谷氨酰胺在谷氨酰胺酶的作用下脱氨，生成谷氨酸根和NH4+；谷氨酸根在谷氨酸脱氢酶作用下生成-酮戊二酸和NH4+ ；-酮戊二酸又可生成2分子HCO3- NH4+通过上皮细胞顶端膜Na + -H +交换体进入小管液（由NH4+代替H + ）；NH3是脂溶性分子，可以

20、单纯扩散的方式进入小管腔，也可通过基底侧膜进入细胞间液；而HCO3-与Na +则一同跨基底侧膜进入组织间液 因此，1分子谷氨酰胺被代谢时，可生成2个NH4+进入小管液，同时回收2个HCO3- 主要发生在近端小管。肾小管重吸收HCO3-的细胞机制示意图（四）K+的重吸收和分泌生理学（第9版） 来源：肾小球滤液中的K+有65%70%在近端小管被重吸收，25%30%在髓袢被重吸收，在近端小管已被大部分重吸收入血，尿K+来自远曲小管和集合管的分泌 特点：K +的分泌是一种被动分泌过程，与Na+ - K+交换有关，受醛固酮调节上皮细胞中的K +通过集合管上皮细胞顶端膜肾脏钾通道（ROMK）进入小管液集合

21、管重吸收Na+，造成小管液呈负电位，也为K+向小管液中扩散提供电位梯度阿米洛利抑制上皮细胞ENaC，减少Na +的重吸收，减少K +的分泌，故称为保钾利尿剂（四）K+的重吸收和分泌生理学（第9版） Na + -H +交换与 Na +-K +交换相互抑制：酸中毒时H+ ，Na+-H+ 交换加强，Na+-K+ 交换，造成血K+ 用乙酰唑胺抑制碳酸酐酶，纠正酸中毒，使小管泌H+ ， Na+-H+交换 ， Na+-K+交换 ，血K+ （临床上应予注意纠酸补钾）（五） 葡萄糖和氨基酸的重吸收生理学（第9版） 滤过的葡萄糖重吸收部位仅限于近端小管（主要是近曲小管），可完全被吸收回血，借助Na+的重吸收而被

22、继发性主动重吸收 重吸收具有有限性，与刷状缘Na+ -葡萄糖协同转运体有关 肾糖阈：尿中开始出现葡萄糖时的最低血糖浓度（180mg/100ml） 葡萄糖吸收极限量：当血糖浓度增高到令全部肾小管对糖重吸收的能力到达极限时，两肾近端小管在单位时间内重吸收葡萄糖的最大量 （男：375 mg/min，女：300 mg/min） 和葡萄糖一样，由肾小球滤过的氨基酸也主要在近端小管被重吸收，其吸收方式也是继发性主动重吸收，也需Na+的存在，但有多种类型氨基酸转运体葡萄糖最大转运量平均为320mg/min肾小球葡萄糖滤过量为125mg/min 125ml/min，提示肾小管必定有分泌排泄，或重吸收量分泌量

23、若C分泌量 若C 125ml/min，提示肾小管无重吸收和分泌，或重吸收量分泌量生理学（第9版）（四）自由水清除率=（1-Uosm/Posm）xV 当Uosm/Posm1，即尿液高渗时， 则为负值ADH肾小管将重吸收更多的无溶质水 值高渗尿， 值可降至-1.3ml/minADH 值低渗尿， 值可高达14.3ml/minCH2OCH2OCH2OCH2OCH2OCH2OCH2O尿的排放第七节生理学（第9版）一、输尿管的运动输尿管与肾盂连接处的平滑肌细胞有自律性，可产生规则的蠕动波（15次/分），其推进速度为23cm/s，将尿液送入膀胱。肾盂中尿量越多，自动节律越高，蠕动增强二、膀胱和尿道的神经支配

24、传入纤维传出纤维盆神经膀胱充胀感觉膀胱逼尿肌收缩、膀胱内括约肌舒张 促排尿腹下神经传导膀胱痛觉膀胱逼尿肌松弛、膀胱内括约肌收缩 阻止排尿阴部神经传导尿道感觉尿道外括约肌收缩 阻止排尿（受意识和反射控制） 生理学（第9版）膀胱和尿道的神经支配生理学（第9版）三、排尿反射人膀胱充盈过程中膀胱容量与压力的关系生理学（第9版）排尿反射过程示意图生理学（第9版）四、排尿异常 无张力膀胱：膀胱的传入神经受损，膀胱充盈时不能反射性引起张力增加，故膀胱充盈膨胀，膀胱壁张力下降。当膀胱过度充盈时，可发生溢流性尿失禁 尿潴留：支配膀胱的传出神经（盆神经）或骶段脊髓受损，排尿反射也不能发生，膀胱变得松弛扩张，大量尿液滞留在膀胱内 尿失禁：高位脊髓受损，不能得到高位中枢的控制，发生在脊髓休克恢复后溢流性尿失禁：在脊髓休克期间，由于骶段脊髓排尿中枢处于休克状态，排尿反射消失 小儿夜间遗尿：小儿大脑发育未完善，对初级中枢的控制能力较弱，所以小儿排尿次数多，且易发生夜间遗尿现象，排尿活动受意识控制较弱1.肾脏是机体最重要的排泄器官，通过尿的生成和排出，完成机体的一些重要功能，从而维持机体内环境的稳态2.肾小球的滤过、肾小管和集合管选择性重吸收和物质的分泌及其相关内容3.神经因素、体液因素及肾脏自身的调节等对这些过程的调节作用