《生理学》第八章肾脏的功能

第八章肾脏的泌尿功能授课人：罗昊澍中国农业大学生物学院（一）肾单位和集合管第一节肾脏的结构特点及血液循环一、肾的基本结构RenalcorpusclenephronRenaltubules肾单位肾小体肾小管肾小球肾小囊近曲小管降支粗段髓袢细段远曲小管升支粗段近球小管远球小管肾单位是肾脏结构和功能的基本单位。滤液(原尿)滤过肾小管集合管重吸收分泌与排泄终尿降支细段升支细段近髓肾单位皮质肾单位皮质肾单位：水代谢(猪85%)近髓肾单位：尿浓缩（羊70%）动物水代谢越强，其皮质肾单位数越多。反之则近髓肾单位数多。（二）球旁器(近球小体):主要分布在皮质肾单位1.近球细胞：是一种牵张感受器，能够分泌肾素2.致密斑：远曲小管液钠离子浓度感受器3.球外系膜（间质）细胞：吞噬功能（三）集合管收集多个肾单位远曲小管的尿液，将尿液输送至肾盂。二、肾血液循环特征1、血液供应极丰富：1200ml/min占心输出量的1/5~1/4左右。2、血液分布不均：皮质94%；外髓5-6%；内髓1%3、形成两次毛细血管网：（一）肾的血供特点腹主动脉下腔静脉肾动脉肾静脉叶间动脉叶间静脉弓形动脉弓形静脉小叶间动脉小叶间静脉入球小动脉肾小球毛细血管网肾小管毛细血管网出球小动脉*肾小球毛细血管内血压较高，有利于肾小球的滤过作用。*肾小管周围毛细血管内的血压较低有利于肾小管的重吸收。（二）肾血流量的调节1、自身调节:使肾血流量与肾脏泌尿机能相适应。动脉血压:80-180mmHg,肾血流量相对恒定。肾血流GFR动脉血压(mmHg)血流量(ml/min/g肾重)“肌源学说”：动脉血压入球小动脉血管壁受到牵张刺激血管平滑肌紧张性血管口径血流阻力血流量肾血流量相对恒定动脉血压80mmHg平滑肌已达舒张极限动脉血压180mmHg平滑肌已达收缩极限80mmHg以下，180mmHg以上：*肾血流量随动脉血压的变化而变化。肾交感N近球细胞肾素血管紧张素肾血管收缩肾血流量NEE血管紧张素血管升压素前列腺素NO（+）（–）2、神经体液调节紧急情况下，通过神经体液的作用，肾血流量减少，全身血液重新分配，保证心、脑等器官的血供，“移缓济急”。在一般的血压变动范围内,肾脏依靠自身调节来保持肾血流量相对稳定,维持正常的泌尿机能.第二节尿的生成过程1.肾小球的滤过2.肾小管和集合管的重吸收3.肾小管和集合管的分泌和排泄一、肾小球的滤过功能（一）有效滤过压(effectivefiltrationpressure,EFP)EFP=动力–阻力EFP=（肾小球毛细血管压+囊内液胶体渗透压）–（血浆胶体渗透压+肾小囊内压）EFP=肾小球毛细血管压–（血浆胶体渗透压+肾小囊内压）*毛细血管压：(1)压力较高6.0kP(45mmHg)(2)入球端与出球端几乎相等*囊内压:1.3kP(10mmHg)*血浆胶体渗透压：入球端：3.3kP(25mmHg)出球端：4.7kP(35mmHg)入球端EFP=45–(25+10)=10(mmHg)出球端EFP=45–(35+10)=0*在血液流经肾小球毛细血管时，不断生成滤过液，血浆蛋白浓度就会逐渐增加，血浆胶体渗透压也随之升高。因此，有效滤过压也逐渐下降。当有效滤过压下降到零时，就达到滤过平衡,滤过便停止了。比较组织液的形成*组织液的生成和影响因素：有效滤过压=（毛细血管压+组织胶体渗透压）-（血浆胶体渗透压+组织静压力）。有效滤过压0时则有组织液生成,否则组织液被重吸收。原尿：肾小球滤液，除蛋白质含量极少外，其它成分与血浆基本一致，渗透压与酸碱度也相似,是血浆的超滤液。小管液：进入肾小管的原尿。终尿：小管液在流经肾小管和集合管时，经过肾小管和集合管的重吸收与分泌作用最终形成终尿。（二）肾小球滤过率与滤过分数1、肾小球滤过率（glomerularfiltrationrate,GFR)单位时间内（min)两肾生成的超滤液量。50kg猪100ml/min一昼夜超滤液量=144L2、滤过分数(filtrationfraction,FF)肾小球滤过率与肾血浆流量的比值。FF=GFR肾血浆流量=125660=0.19正常值:0.18~0.20表明:流经肾脏的血浆约1/5形成原尿。滤过率=有效率过压×KfKf：滤过系数(滤过膜的面积及其通透性的状态)（三）滤过的结构基础（滤过膜）1、滤过膜的组成filtrationmembraneA.肾小球毛细血管内皮B.基膜C.肾小囊脏层上皮细胞滤液(原尿)毛细血管内皮细胞基膜肾小囊内层上皮细胞裂孔窗孔1）机械屏障作用滤过膜阻止分子量70000、有效半径4.2nm的大分子物质滤过。2）电学屏障作用滤过膜的三层中，每层都有带负电的糖蛋白。阻止带负电的物质通过。血浆白蛋白带负电荷，因此很难通过滤过膜。2、滤过膜的通透性（四）影响肾小球滤过的因素1、滤过膜（1）通透性permeability肾小球肾炎滤过膜结构受损机械屏障作用通透性红细胞进入滤液血尿带负电糖蛋白电学屏障作用通透性血浆白蛋白进入滤液蛋白尿（2）面积急性肾小球肾炎肾小球毛细血管口径血流量活动的肾小球数目滤过面积GFR尿量（少尿）2、有效滤过压（1）肾小球毛细血管压（2）囊内压：输尿管结石、肿瘤压迫等快速大量静脉注射生理盐水血浆蛋白浓度相对血浆胶渗压EFPGFR尿量（3）血浆胶体渗透压：3、肾血浆流量:主要影响滤过平衡的位置只有从入球小动脉端到滤过平衡这一段才有滤过作用。滤过平衡越靠近入球小动脉端，有效滤过面积就越小，肾小球滤过率就低。肾血浆流量加大，肾小球毛细血管内血浆胶体渗透压的上升速度减慢，滤过平衡就靠近出球小动脉端，肾小球滤过率将随之增加。二、肾小管与集合管的重吸收重吸收:小管液中的物质通过小管上皮细胞进入管周毛细血管血液的过程称为肾小管和集合管的重吸收。（一）、肾小管与集合管的转运方式1、被动转运:2、主动转运:原发性主动转运继发性主动转运同向转运cotransport：是指两种物质与细胞膜上的同向转运体结合，以相同方向通过细胞膜的转运；逆向转运antiport:是指两种物质与细胞膜上的逆向转运体又称交换体结合，以相反方向通过细胞膜的转运。各种物质重吸收部位部位水的重吸收近曲小管65-70%髓袢10%远曲小管10%集合管10-20%各种物质的重吸收全部：葡萄糖,氨基酸大部：67%水，Na+,K+,Cl-,85%HCO3-部分：硫酸盐，尿素，尿酸部分：Na+,Cl-，水部分：Na+,HCO3-，水部分：水，钠盐，尿素（二）几种主要物质的重吸收1、Na+、Cl–、H2O的重吸收(1)近球小管前半段：Na+的重吸收机制:Na+和葡萄糖同向转运泵–漏模式(pump-leakmodel)H+-Na+交换水被动重吸收（与体内是否缺水无关）紧密连接Na+Na+Na+Na+Cl–H2O回漏泵泵泵葡萄糖泵泵泵泵(back-leak)H+Na+小管液血液近球小管后半段：Na+主要与Cl-一同通过细胞旁路被动重吸收。(2)髓袢升支粗段：“Na+:2Cl–:K+同向转运模式”Na＋重吸收是主动转运，Cl-和K+是继发性主动转运。水不被重吸收(小管液低渗)。在尿液的浓缩与稀释机制中起重要作用远曲小管后段和集合管：含两类细胞：主细胞和闰细胞闰细胞：主要分泌H+主细胞：重吸收钠和水，分泌钾（Na+主动重吸收）*在远曲小管和集合管水的重吸收量随着体内水的出入情况而变化，受抗利尿激素调节。*Na+、K+的转运受醛固酮的调节。2、HCO3¯重吸收80~85%在近球小管重吸收以CO2的形式进行的3、K+的重吸收67%在近球小管重吸收。是一个主动过程。•K+是唯一既可被肾小管重吸收，•又能被分泌的离子。4、葡萄糖的重吸收（重要）在近球小管全部重吸收。继发性主动重吸收。与Na+同向转运密切相关。近端小管对葡萄糖的重吸收有一定的度。[血糖]160~180mg%100ml尿中见糖肾糖阈：尿中不出现葡萄糖时的最高血糖浓度。葡萄糖吸收极限量：约300mg/min同向运转体的结合位点达饱和时葡萄糖吸收极限量5、其它物质的重吸收蛋白质的重吸收：滤液中微量蛋白质肾小管上皮细胞吞饮作用重吸收三、肾小管和集合管的分泌与排泄分泌：肾小管上皮细胞通过新陈代谢，将所产生的物质排入到小管液中去的过程。排泄：肾小管上皮细胞将血液中某种物质直接排入到小管液中去的过程。1、H+的分泌：（1）在近曲小管：通过H+–Na+交换分泌H+每分泌一个H+,即有一个NaHCO3重吸收回血液。H+的分泌是肾脏排酸保碱的过程。(2)在远曲小管和集合管闰细胞(暗细胞)分泌H+逆电化学梯度的主动转运2、K+的分泌在远曲小管和集合管K+的分泌与Na+的主动重吸收有密切关系，是顺电化学梯度的被动过程。3、NH3的分泌主要发生在远曲小管和集合管的上皮细胞。对维持血浆NaHCO3的浓度，进而维持酸碱平衡起重要作用。泌NH3与泌H+相互促进。4、其它物质的排泄肌酐、对氨基马尿酸、青霉素、酚红、大部分利尿药都能由肾小管排泄。第三节尿液的浓缩和稀释一、何谓浓缩尿和稀释尿？尿液渗透压血浆渗透压(300mOsm/kgH2O)浓缩尿稀释尿=等渗尿正常情况下:不同程度浓缩尿饮水过多:不同程度稀释尿肾功能损害时:排出等渗尿二、浓缩尿和稀释尿是如何形成的？1、肾髓质的高渗梯度2、形成肾髓质高渗梯度的结构基础近髓肾单位的髓质部分有两套“U”形结构。（1）髓袢的降支和升支（2）“U”形直小血管3、髓质渗透压梯度的形成机制：各段肾小管对水、NaCl和尿素的通透性不同。逆流倍增作用H2O不通透低渗液高渗液甲乙丙逆流倍增模型髓袢降支髓袢升支集合管形成机制：髓袢、集合管的排列与上述模型相似。抗利尿激素从全过程看：外髓部(主动)：髓袢升支粗段NaCl主动重吸收(始动)内髓部(被动)：*内髓集合管顺浓度差扩散出的尿素（尿素的再循环）*髓袢升支细段顺浓度差扩散出的NaCl4.肾髓质渗透压梯度的保持—逆流交换作用U形直小血管的作用ADH5.尿液浓缩和稀释的过程（1）尿液的浓缩（2）尿液的稀释抗利尿激素小结：1.从髓质渗透梯度形成的全过程来看，髓袢和集合管各段对水、Na+、Cl-、尿素的通透性不同是最根本的基础。小结：2.髓袢升支粗段对Na+和Cl-的主动重吸收是髓质渗透梯度建立的主要动力，而尿素的再循环是维持髓质渗透梯度的物质基础。小结：3.“U”形直小血管的逆流交换系统和与肾小管间的物质交换也是髓质渗透梯度维持主要因素。第四节肾脏泌尿功能的调节肾内自身调节神经调节—交感神经系统体液调节肾小管液中的溶质浓度球-管平衡抗利尿激素肾素-血管紧张素-醛固酮系统心房钠尿肽一、肾内自身调节1、小管液中溶质的浓度:渗透性利尿：肾小管液中溶质浓度(糖尿病人血糖)小管液渗透压水吸收尿量2、球-管平衡近球小管重吸收率肾小球滤过率=65~70%“定比重吸收”生理意义：使终尿量不会因肾小球滤过率的增减而出现大幅度变动。二、神经调节肾交感神经NE入、出球小动脉收缩滤过率球旁细胞肾素近球小管髓袢NaClH2O重吸收三、体液调节(一)抗利尿激素(ADH)血管升压素(AVP)下丘脑视上核室旁核分泌下丘脑-神经垂体束神经垂体(储存)释放入血远曲小管集合管内髓部集合管促进水重吸收促进NaCl重吸收加强尿素通透性髓袢升支粗段提高组织间液溶质浓度尿量尿液浓缩1、分泌和作用2、影响ADH（抗利尿激素）分泌与释放的因素（1）血浆晶体渗透压的改变大量出汗严重呕吐腹泻机体失水血浆晶体渗透压ADH分泌释放肾脏重吸收水尿量保留体内水大量饮清水排出多余水（–）（–）osmorecepter大量饮清水后尿量增多的现象，称为水利尿。(2)循环血量的改变血量左心房受到牵张刺激容量感受器迷走传入冲动下丘脑-神经垂体系统ADH尿量体内水血量大失血（–）（–）（+）（–）（+）（–）(3)其他因素动脉血压颈动脉窦压力感受器窦神经传入冲动ADH尿量痛刺激情绪紧张血管紧张素Ⅱ弱冷刺激心房利尿肽ADH尿量下丘脑病变累及下丘脑-神经垂体系统ADH尿量(30~35L/日)“尿崩症”(二)、肾