生理學(xué)教學(xué)講解課件Chapt 8

尿的生成和排出Chapter8前言(Introduction)排泄(excretion)途徑:

肺、腸、皮膚、腎(最主要)尿生成基本過程:腎小球?yàn)V過(filtration)、(urineformation)腎小管與集合管重吸收與分泌

(reabsorption&secretion)腎的功能:排泄(代謝終產(chǎn)物、過剩物質(zhì)和異物)

維持內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)(水、鹽、滲、酸堿)

內(nèi)分泌:

腎素、EPO、PGs、激肽、

1,25-(OH)2-D3

糖異生(gluconeogenesis)的場所尿的生成和排出Chapter8前言(Introductiafferentarteriolefiltrationsecretionreabsorptionexcretionofurineefferentarteriole尿生成和排出的基本過程afferentarteriolefiltrationse§1.腎的功能解剖和腎血流量1.腎的功能解剖

腎小體腎小球腎小囊近端小管髓袢細(xì)段遠(yuǎn)端小管降支細(xì)段升支細(xì)段升支粗段遠(yuǎn)曲小管近曲小管降支粗段腎小管

●腎單位(nephron)§1.腎的功能解剖和腎血流量腎小體腎小球腎小囊近端小管髓袢Glomerulus

腎小球Afferentarteriole入球小動脈Bowman’scapsule腎小囊LoopofHenle髓袢Vasarecta直小血管

Collectingduct集合管腎單位(nephron)Glomerulus腎小球RenalcortexRenalmedullaCorticalnephron

JuxtamedullarynephronVasarecta兩類腎單位RenalcortexRenalmedullaCorti皮質(zhì)腎單位近髓腎單位分布部位外、中皮質(zhì)層內(nèi)皮質(zhì)層數(shù)量和體積多(約占90%)而小少(約占10%)而大入球與出球小動脈口徑之比2∶11∶1小動脈出球后形成的血管幾乎全部包繞在皮質(zhì)部分的腎小管不僅包繞近端、遠(yuǎn)曲小管周圍，還形成直小血管髓袢短，只達(dá)外髓質(zhì)層長，深入內(nèi)髓質(zhì)層腎素含量多幾乎不含功能側(cè)重于濾過和重吸收側(cè)重于尿的濃縮與稀釋表1.兩類腎單位的比較皮質(zhì)腎單位近髓腎單位分布部位外、中皮質(zhì)層內(nèi)皮質(zhì)層數(shù)量和體積多●球旁器(juxtaglomerularapparatus)

球旁細(xì)胞(juxtaglomerularcells)

入、出球小動脈中的肌上皮樣細(xì)胞,

內(nèi)含分泌顆粒,顆粒內(nèi)含腎素(renin)

致密斑(maculadensa)可感受小管液中NaCl含量的變化,

傳遞給球旁細(xì)胞,調(diào)節(jié)腎素的釋放

球外系膜細(xì)胞(extraglomerularmesangialcell)

入、出球小動脈和致密斑之間

具有吞噬和收縮等功能●球旁器(juxtaglomerularapparatusefferentarterioleefferentarterioleJuxta-glomerularcellsvascularsmoothmusclemaculadensaextraglomerularmesangialcellcapillarypodocyteBowman’scapsule球旁器示意圖efferentarterioleefferentart2.

腎的血液循環(huán)特征

●兩次形成毛細(xì)血管網(wǎng)

腎小球毛細(xì)血管網(wǎng)(glomerularcapillaries)毛細(xì)血管血壓較高,

有利于腎小球?yàn)V過

管周毛細(xì)血管網(wǎng)(peritubularcapillaries)

毛細(xì)血管血壓較低,

有利于腎小管重吸收

●腎血流量(renalbloodflow,RBF)及其分布(20%~25%)心輸出量腎血流量皮質(zhì)層(94%)外髓(5%)內(nèi)髓(<1%)2.腎的血液循環(huán)特征(20%~25%)3.腎血流量的調(diào)節(jié)(regulation)●自身調(diào)節(jié)(autoregulation)動脈血壓在80~180mmHg范圍內(nèi)變動,腎血流量相對穩(wěn)定

意義:

一般情況下,

保證泌尿功能正常進(jìn)行●神經(jīng)和體液調(diào)節(jié)(neuro-&humoral~)腎交感神經(jīng)、E、NE、ANG等均可收縮

腎血管,使腎血流量減少

意義:

緊急情況下,血量重新分配,

保證心、腦等重要器官的血供3.腎血流量的調(diào)節(jié)(regulation)§2.腎小球?yàn)V過(glomerularfiltration)功能1.腎小球?yàn)V過的實(shí)驗(yàn)證明微穿刺(micropuncture)技術(shù)和原尿(primaryurine)成分分析原尿血漿超濾液§2.腎小球?yàn)V過(glomerularfiltratio2.濾過膜及其通透性

●

濾過膜(filtrationmembrane)的構(gòu)成內(nèi):

毛細(xì)血管內(nèi)皮細(xì)胞:

窗孔(fenestration)中:內(nèi)皮下基膜(basementm.):

網(wǎng)孔外:腎小囊臟層足細(xì)胞足突裂隙膜和裂孔血管內(nèi)皮內(nèi)皮下基膜足細(xì)胞足突2.濾過膜及其通透性血管內(nèi)皮fenestrationslitmembranefootprocesspodocytefenestrationslitmembranefoot●濾過膜的通透性(permeability)機(jī)械屏障(mechanicalbarrier):決定于:分子量大小結(jié)構(gòu)基礎(chǔ):基膜(最重要)和裂隙膜孔徑

分子

4.0~8.2nm,隨增大,濾過量減少電學(xué)屏障(mechanicalbarrier):

決定于:濾過膜所帶電荷正常時:

濾過膜通透性穩(wěn)定腎小球腎炎:

屏障減弱,出現(xiàn)多尿、少尿、無尿蛋白尿、血尿等●濾過膜的通透性(permeability)機(jī)械屏障示意圖機(jī)械屏障示意圖電學(xué)屏障示意圖outsideofcapillaryinsideofcapillary電學(xué)屏障示意圖outsideofcapillaryins3.腎小球?yàn)V過率和濾過分?jǐn)?shù)

腎小球?yàn)V過率

(glomerularfiltrationrate,GFR)

定義(definition)

正常值:125ml/min

意義:衡量腎功能的指標(biāo)

濾過分?jǐn)?shù)(filtrationfraction,FF)定義:GFR/RPF(renalplasmaflow)

正常值:≈19%

意義:急性腎小球腎炎時,RPF,GFR↓,FF↓

心力衰竭時,RPF↓,

GFR,FF↑3.腎小球?yàn)V過率和濾過分?jǐn)?shù)4.有效濾過壓(effectivefiltrationpressure,EFP)

EFP=腎小球毛細(xì)血管靜水壓

－(血漿膠體滲透壓+腎小囊內(nèi)壓)

前者是濾過動力;后兩者是重吸收動力入球端:有濾液生成EFP=45－(25+10)=10mmHg濾過平衡(filtrationequilibrium)點(diǎn):

濾過停止EFP=45－(35+10)=0mmHg4.有效濾過壓(effectivefiltrationafferentarterioleefferentarteriolebloodintracapsularhydrostaticpressureintracapillaryhydrostaticpressureplasmacolloidosmoticpressure腎小球毛細(xì)血管靜水壓是液體濾出的動力血漿膠體滲透壓和囊內(nèi)壓是液體重吸收的動力afferentarterioleefferentart5.影響腎小球?yàn)V過因素

濾過系數(shù)(filtrationcoefficient,Kf)

定義(definition)

度量:

Kf=ks

濾過膜有效通透系數(shù)(k):

正常時穩(wěn)定

異常(如腎炎)時增高或降低:

多尿、少尿、無尿或蛋白尿、血尿等

有效濾過面積(s):

正常(兩腎)約1.5m2

異常(如高血壓晚期)時減少:少尿、無尿5.影響腎小球?yàn)V過因素有效濾過壓(effectivefiltrationpressure,EFP)

腎小球毛細(xì)血管靜水壓(intracapillaryhydrostaticpressure)

正常時穩(wěn)定大失血→動脈血壓降低(80mmHg以下)或高血壓晚期→入球小動脈狹窄↓腎小球毛細(xì)血管血壓↓↓有效濾過壓↓↓腎小球?yàn)V過率↓有效濾過壓(effectivefiltrationp有效濾過壓(EFP)囊內(nèi)壓(intracapsularhydrostaticpressure)

正常時穩(wěn)定腎盂、輸尿管結(jié)石或腫瘤壓迫→尿路梗阻或溶血性疾病→血紅蛋白堵塞腎小管↓囊內(nèi)壓↑↓有效濾過壓↓↓腎小球?yàn)V過率↓有效濾過壓(EFP)有效濾過壓(EFP)血漿膠體滲透壓(plasmacolloidosmoticp.)

正常時穩(wěn)定肝、腎疾病→血漿蛋白減少或快速i.v.大量生理鹽水→血漿蛋白稀釋↓血漿膠體滲透壓↓↓有效濾過壓↑↓腎小球?yàn)V過率↑有效濾過壓(EFP)GICHP腎血漿流量(renalplasmaflow,RPF)

GICHPPCOPICHPThelengthofcapillaryEFPFE嚴(yán)重缺氧、中毒性休克、交感興奮和CA↑→RPF↓→GFR↓FE:濾過平衡EFP:有效濾過壓PCOP:血漿膠體滲透壓GICHP:腎小球毛細(xì)血管靜水壓ICHP:腎小囊內(nèi)靜水壓GICHP腎血漿流量(renalplasmaflow§3.腎小管和集合管的物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)功能

1.Na+、Cl和水的重吸收

近端小管(proximaltubule):

重吸收量:

約70%(2/3)

機(jī)制:前半段和后半段不同

前半段:

Na+與葡萄糖或氨基酸同向轉(zhuǎn)運(yùn)

Na+與H+逆向轉(zhuǎn)運(yùn)(Na+-H+交換)

Cl不被重吸收

后半段:

NaCl—細(xì)胞旁路和跨細(xì)胞轉(zhuǎn)運(yùn)

水:

隨溶質(zhì)重吸收—等滲性重吸收§3.腎小管和集合管的物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)功能glucoseaminoacidsISFepithelialcellslumenHPO42近端小管前半段glucoseaminoacidsISFetightjunctionH2OlumenepithelialcellsISFsolutes近端小管后半段tightjunctionH2Olumenepitheli髓袢(loopofHenle):

重吸收量:

NaCl約20%,

水約15%

機(jī)制:髓袢升支粗段:Na+-K+-2Cl同向轉(zhuǎn)運(yùn)

呋喃苯胺酸(呋塞米,furosemide)可抑制此轉(zhuǎn)運(yùn)體髓袢(loopofHenle):呋喃苯胺酸(呋遠(yuǎn)端小管(distaltubule)和集合管(connectingduct):

重吸收量:

NaCl約12%,水不等(可調(diào))

Na+受醛固酮(aldosterone)調(diào)節(jié),

水受血管升壓素(vasopressin)調(diào)節(jié)

機(jī)制:

多屬主動轉(zhuǎn)運(yùn)

遠(yuǎn)曲小管始段:

Na+-Cl同向轉(zhuǎn)運(yùn)

遠(yuǎn)曲小管后段與集合管:

主細(xì)胞:

Na+通道(+基側(cè)膜鈉泵)

抑制劑:

氨氯吡咪(阿米洛利,amiloride)

閏細(xì)胞:

質(zhì)子泵(H+-K+ATP酶)

集合管:

水孔通道(aquaporin)遠(yuǎn)端小管(distaltubule)和lumenbloodprincipalcellintercalatedcell遠(yuǎn)曲小管和集合管lumenbloodprincipalcellinterc2.HCO3的重吸收和H+的分泌

近端小管

約80%~85%HCO3重吸收

以CO2的形式單純擴(kuò)散,優(yōu)先于Cl

受碳酸酐酶(carbonicanhydrase,CA)催化

乙酰唑胺(acetazolamide)可抑制此酶

與泌H+(Na+-H+交換)有關(guān)

髓袢升支粗段

HCO3重吸收機(jī)制與近端小管相同

遠(yuǎn)端小管和集合管

閏細(xì)胞主動泌H+(H+-K+ATP酶)2.HCO3的重吸收和H+的分泌近端小管重吸收HCO3和泌H+的機(jī)制lumenepithelialcellsISF近端小管重吸收HCO3和泌H+的機(jī)制lumen3.NH3的分泌與H+、HCO3轉(zhuǎn)運(yùn)的關(guān)系

NH3的分泌

部位:

腎小管各段、集合管

來源:

谷氨酰胺脫氨基

機(jī)制:

單純擴(kuò)散

與H+、HCO3轉(zhuǎn)運(yùn)的關(guān)系:

NH3+H+→NH4+(lumen)NH4++Cl→NH4Cl

(lumen)

分泌1

NH3和1

H+,

可回收1Na+和1HCO3

∴泌NH3具有調(diào)節(jié)酸堿平衡的重要意義3.NH3的分泌與H+、HCO3轉(zhuǎn)運(yùn)的關(guān)系lumenepithelialcellsISF腎小管泌NH3與轉(zhuǎn)運(yùn)H+、HCO3的關(guān)系lumene4.K+的重吸收和分泌

重吸收(reabsorption)

近端小管65%~70%,

髓袢25%~30%,

遠(yuǎn)端小管和集合管不定(受調(diào)節(jié))

分泌(secretion)

部位:主要在遠(yuǎn)端小管和集合管

機(jī)制:

主細(xì)胞(順電-化學(xué)梯度擴(kuò)散)

閏細(xì)胞(可能H+-K+交換)

刺激因素:細(xì)胞外液K+濃度↑

醛固酮分泌↑

小管液流量↑

反之或酸中毒時則K+分泌↓4.K+的重吸收和分泌5.鈣的重吸收和排泄

重吸收(reabsorption)

近端小管機(jī)制:約80%經(jīng)細(xì)胞旁途徑,約20%跨細(xì)胞膜

髓袢升支粗段:

可能為被動機(jī)制

遠(yuǎn)端小管和集合管:跨細(xì)胞膜主動轉(zhuǎn)運(yùn)

排泄(excretion)

影響:主要受PTH調(diào)節(jié)(見內(nèi)分泌章)5.鈣的重吸收和排泄6.葡萄糖和氨基酸的重吸收

葡萄糖(glucose)

部位:

近端小管(主要前半段)

重吸收量:100%

機(jī)制:繼發(fā)性主動轉(zhuǎn)運(yùn)

腎糖閾(renalthresholdforglucose):

血糖濃度達(dá)180mg/100ml血液時

葡萄糖最大轉(zhuǎn)運(yùn)率

(maximalrateoftransportofglucose)

男性375mg/min;女性300mg/min

氨基酸(aminoacids):與葡萄糖基本相同6.葡萄糖和氨基酸的重吸收§4.尿液的稀釋和濃縮

尿液的滲透濃度(osmolality):

50~1200mOsm/(kgH2O)

∴

腎臟具有稀釋和濃縮尿液的作用表2.腎小管各部對水、鈉和尿素的不同通透性腎小管各部水Na+尿素髓袢降支細(xì)段易通透不易通透不易通透髓袢升支細(xì)段不易通透易通透中等通透髓袢升支粗段不易通透易通透不易通透遠(yuǎn)端小管有ADH時易通透易通透不易通透集合管有ADH時易通透易通透內(nèi)髓質(zhì)易通透§4.尿液的稀釋和濃縮腎小管各部水Na+尿素髓袢降支細(xì)段易髓袢升支粗段遠(yuǎn)曲小管和集合管低滲小管液低滲尿?qū)λ煌ㄍ钢鲃又匚誑aCl抗利尿激素釋放減少,水重吸收減少NaClH2ONaCl其他溶質(zhì)1.尿液的稀釋(dilution)

發(fā)生部位和原理:

髓袢升支粗段對水不通透+主動重吸收NaCl

ADH釋放↓→遠(yuǎn)端小管和集合管水重吸收↓髓袢升支粗段遠(yuǎn)曲小管和集合管低滲小管液低滲尿?qū)λ煌ㄍ钢鲃又厮桉壬Т侄芜h(yuǎn)曲小管和集合管低滲小管液對水不通透主動重吸收NaClNaClNaCl其他溶質(zhì)高滲尿H2O滲透壓梯度抗利尿激素釋放增加和髓質(zhì)高滲環(huán)境使水重吸收2.尿液的濃縮(concentration)

發(fā)生部位和原理:

腎髓質(zhì)間質(zhì)高滲(見下一頁圖)

ADH釋放↑→遠(yuǎn)端小管和集合管水重吸收↑髓袢升支粗段遠(yuǎn)曲小管和集合管低滲小管液對水不通透主動重吸收N腎髓質(zhì)滲透壓梯度(間質(zhì)高滲)方法:

冰點(diǎn)降低法腎皮質(zhì):

與血漿相同內(nèi)髓質(zhì):

為血漿4倍由外向內(nèi):

呈梯度與腎髓質(zhì)厚度有關(guān)人類:4~5倍沙鼠:可達(dá)20倍尿濃縮的必備條件腎髓質(zhì)滲透壓梯度(間質(zhì)高滲)方法:冰點(diǎn)降低法逆流倍增(countercurrentmultiplication)——腎髓質(zhì)高滲梯度的形成機(jī)制

條件:U形結(jié)構(gòu)(逆流系統(tǒng)),

溶質(zhì)或水的單向通透

腎逆流倍增的條件和特點(diǎn):

U形髓袢,腎小管各部通透性差異(見表2)

特點(diǎn):

髓質(zhì)間質(zhì)高滲腎髓質(zhì)滲透梯度的形成機(jī)制:

外髓部:髓袢升支粗段主動重吸收NaCl

內(nèi)髓部:尿素由集合管進(jìn)入間質(zhì)和再循環(huán)

髓袢升支細(xì)段重吸收NaCl逆流倍增(countercurrentmultipli逆流倍增現(xiàn)象示意圖逆流倍增現(xiàn)象示意圖cortexoutermedullaInnermedulla髓袢在形成腎髓質(zhì)滲透梯度中的作用

外髓:髓袢升支粗段

主動重吸收NaCl

內(nèi)髓:集合管釋放尿素及尿素再循環(huán),

髓袢升支細(xì)段

重吸收NaClcortexoutermedullaInner髓袢在形成腎逆流交換(countercurrentexchange)—腎髓質(zhì)高滲梯度的維持機(jī)制

腎逆流交換的條件和特點(diǎn):類似逆流倍增

意義:留住溶質(zhì),帶走水份逆流交換(countercurrentexchangecortexoutermedullaInnermedullavasarecta直小血管在維持

髓質(zhì)高滲中的作用降支:

溶質(zhì)進(jìn),

水出升支:

溶質(zhì)出,

水進(jìn)越往底部,溶質(zhì)越多

∴

留住溶質(zhì),

帶走水份cortexoutermedullaInnervasar§5.影響和調(diào)節(jié)尿生成的因素

1.腎小球?yàn)V過量的調(diào)節(jié)(見前)2.影響腎小管和集合管重吸收和分泌的因素

小管液中溶質(zhì)濃度——滲透性利尿(osmoticdiuresis)

機(jī)制:小管液中溶質(zhì)濃度↑→小管液滲透壓↑→阻止水重吸收→尿量↑

實(shí)例:

糖尿病多尿,

甘露醇脫水

球-管平衡(glomerulotubularbalance)

定比重吸收(constantfractionreabs.)

機(jī)制和意義(保持尿量和尿鈉相對穩(wěn)定)§5.影響和調(diào)節(jié)尿生成的因素3.神經(jīng)調(diào)節(jié)(neuroregulation)

腎交感神經(jīng)(renalsympatheticnerve)的作用

支配腎血管平滑肌(受體)→

血管收縮→腎血流量↓→濾過↓

支配近球細(xì)胞(受體)→腎素釋放↑→

血管緊張素Ⅱ和醛固酮↑→保鈉排鉀

支配腎小管(近端小管和髓袢)→Na+、Cl、水重吸收↑

影響腎交感神經(jīng)的因素血容量改變→心肺感受器反射→

血壓改變→壓力感受性反射→3.神經(jīng)調(diào)節(jié)(neuroregulation)4.體液調(diào)節(jié)(humoralregulation)血管升壓素(vasopressin,VP)

又稱抗利尿激素(antidiuretichormone,ADH)

來源:下丘腦視上核、室旁核

儲存:

神經(jīng)垂體

作用:↑遠(yuǎn)曲小管和集合管的水通透性,

↑水的重吸收,使尿液濃縮,

尿量↓

機(jī)制:

作用于小管上皮細(xì)胞膜上V2受體,

↑膜上水孔通道數(shù)量,

使水通透性↑

分泌調(diào)節(jié):

血漿晶體滲透壓、循環(huán)血量、

動脈血壓、惡心、疼痛、應(yīng)激等4.體液調(diào)節(jié)(humoralregulation)PVNSONcollectingductH2Oneuro-hypophysisdistaltubulePVNSONcollectingductH2Oneuro-血漿晶體滲透壓(plasmacolloidosmoticpressure)血漿晶體滲透壓刺激滲透壓感受器ADH合成、釋放

循血液作用于腎臟遠(yuǎn)曲小管和集合管重吸收水尿量血漿晶體滲透壓降低？血漿晶體滲透壓血漿晶體滲透壓刺激滲透壓感受器ADH合成、釋排尿率（ml/min）血漿晶體滲透壓（mOsm/L）時間（min）口服生理鹽水1000ml尿量輕度↑排尿率（ml/min）血漿晶體滲透壓（mOsm/L）時間（min）血漿晶體滲透壓不變快速口服清水1000ml血漿晶體滲透壓↓尿量明顯↑水利尿(waterdiuresis)如果ADH完全缺乏,

發(fā)生尿崩癥(diabetesinsipidus),

情況將如何?飲鹽水與清水的區(qū)別排（ml/min）血漿晶體滲透壓（mOsm/L）時間（min大失血？循環(huán)血量↑刺激心肺容量感受器迷走神經(jīng)傳入ADH合成、釋放↓循血液作用于腎臟遠(yuǎn)曲小管和集合管重吸收水↓尿量↑排出多余水分恢復(fù)循環(huán)血量循環(huán)血量(circulatory

bloodvolume)大失血？循環(huán)血量↑刺激心肺容量感受器迷走神經(jīng)傳入ADH合成、腎素-血管緊張素-醛固酮系統(tǒng)(renin-angiotensin-aldosteronesystem,RAAS)來源:腎上腺皮質(zhì)球狀帶(指醛固酮)

作用:↑遠(yuǎn)曲小管和集合管重吸收Na+,

排出K+(保鈉排鉀),水隨Na+重吸收,

尿量↓(鈉水潴留)

機(jī)制:

作用于小管上皮細(xì)胞內(nèi)受體,

產(chǎn)生多種醛固酮誘導(dǎo)蛋白(aldosterone-inducedprotein)

分泌調(diào)節(jié):

RAAS、血K+和血Na+水平

腎素-血管緊張素-醛固酮系統(tǒng)aldosterone醛固酮誘導(dǎo)蛋白(aldosterone-inducedprotein)的作用

生成管腔膜Na+通道

↑ATP的生成量

↑基側(cè)膜Na+泵活性aldosterone醛固酮誘導(dǎo)蛋白(aldosterone球旁細(xì)胞腎素血管緊張素原血管緊張素Ⅰ血管緊張素Ⅱ血管緊張素Ⅲ醛固酮腎上腺皮質(zhì)球狀帶保鈉排鉀保水血K+↑血Na+↓入球小動脈牽張感受器興奮致密斑感受器激活交感神經(jīng)興奮動脈血壓降低循環(huán)血量減少腎上腺素、去甲腎上腺醛固酮(aldosterone)的分泌調(diào)節(jié)球旁細(xì)胞腎素血管緊張素原血管緊張素Ⅰ血管緊張素Ⅱ血管緊張素Ⅲ

心房鈉尿肽(atrialnatriureticpeptide,ANP)

來源:

心房肌細(xì)胞合成和分泌

作用:

舒張入球小動脈,濾過率↑

抑制集合管重吸收NaCl

抑制腎素、醛固酮、ADH分泌

分泌調(diào)節(jié):

心房壁受牽拉

其他活性物質(zhì)(如ACh,NE,CGRP,

ADH,

高血K+等)

其他活性物質(zhì):

如緩激肽、NO、PGE2、PGI2等心房鈉尿肽(atrialnatriureticpep§6.腎清除率(renalclarance,C)1.腎清除率的定義

2.腎清除率的計算方法

3.測定腎清除率的意義

測定腎小球?yàn)V過率(GFR)

測定腎血漿流量(RPF)和腎血流量(RBF)

推測腎小管的功能Cx=Ux

VPx§6.腎清除率(renalclarance,C)Cx§7.尿的排放(micturition)

1.

尿量(urinevolume)

正常成人尿量1~2L/d,平均1.5L/d尿量超過2.5L/d,為多尿尿量少于400ml/d,為少尿尿量不足100ml/d,為無尿

2.尿的理化性質(zhì)(略)3.膀胱和尿道的神經(jīng)支配(見圖)

盆神經(jīng):

副交感神經(jīng),有傳入、傳出纖維

腹下神經(jīng):

交感神經(jīng),有傳入、傳出纖維

陰部神經(jīng):

軀體神經(jīng),有傳入、傳出纖維§7.尿的排放(micturition)盆神經(jīng):

傳入膀胱充脹感、

傳出支配膀胱逼

尿肌(收縮)和

內(nèi)括約肌(舒張)腹下神經(jīng):

傳入膀胱痛覺、

傳出支配膀胱逼

尿肌(舒張)和

內(nèi)括約肌(收縮)陰部神經(jīng):

傳入尿道感覺、

傳出支配外括約

肌(收縮)盆神經(jīng):4.

排尿反射(micturitionreflex)當(dāng)尿量增至400~500ml,產(chǎn)生尿意并發(fā)動反射初級中樞在骶段脊髓高級中樞在大腦皮質(zhì)高級中樞對初級中樞具有控制作用排尿反射存在正反饋5.排尿異常(abnormalityofmicturition)

無張力膀胱(atonicbladder)

溢流性尿失禁(overflowincontinence)

尿潴留(urineretention)

尿失禁(urineincontinence)4.排尿反射(micturitionreflex)尿潴留尿失禁炎癥或結(jié)石尿頻尿潴留尿失禁炎癥或結(jié)石尿頻生理學(xué)教學(xué)講解課件Chapt8生理學(xué)教學(xué)講解課件Chapt8生理學(xué)教學(xué)講解課件Chapt8生理學(xué)教學(xué)講解課件Chapt8生理學(xué)教學(xué)講解課件Chapt8生理學(xué)教學(xué)講解課件Chapt8生理學(xué)教學(xué)講解課件Chapt8生理學(xué)教學(xué)講解課件Chapt8生理學(xué)教學(xué)講解課件Chapt8生理學(xué)教學(xué)講解課件Chapt8生理學(xué)教學(xué)講解課件Chapt8生理學(xué)教學(xué)講解課件Chapt8生理學(xué)教學(xué)講解課件Chapt8生理學(xué)教學(xué)講解課件Chapt8生理學(xué)教學(xué)講解課件Chapt8生理學(xué)教學(xué)講解課件Chapt8生理學(xué)教學(xué)講解課件Chapt8尿的生成和排出Chapter8前言(Introduction)排泄(excretion)途徑:

肺、腸、皮膚、腎(最主要)尿生成基本過程:腎小球?yàn)V過(filtration)、(urineformation)腎小管與集合管重吸收與分泌

(reabsorption&secretion)腎的功能:排泄(代謝終產(chǎn)物、過剩物質(zhì)和異物)

維持內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)(水、鹽、滲、酸堿)

內(nèi)分泌:

腎素、EPO、PGs、激肽、

1,25-(OH)2-D3

糖異生(gluconeogenesis)的場所尿的生成和排出Chapter8前言(Introductiafferentarteriolefiltrationsecretionreabsorptionexcretionofurineefferentarteriole尿生成和排出的基本過程afferentarteriolefiltrationse§1.腎的功能解剖和腎血流量1.腎的功能解剖

腎小體腎小球腎小囊近端小管髓袢細(xì)段遠(yuǎn)端小管降支細(xì)段升支細(xì)段升支粗段遠(yuǎn)曲小管近曲小管降支粗段腎小管

●腎單位(nephron)§1.腎的功能解剖和腎血流量腎小體腎小球腎小囊近端小管髓袢Glomerulus

腎小球Afferentarteriole入球小動脈Bowman’scapsule腎小囊LoopofHenle髓袢Vasarecta直小血管

Collectingduct集合管腎單位(nephron)Glomerulus腎小球RenalcortexRenalmedullaCorticalnephron

JuxtamedullarynephronVasarecta兩類腎單位RenalcortexRenalmedullaCorti皮質(zhì)腎單位近髓腎單位分布部位外、中皮質(zhì)層內(nèi)皮質(zhì)層數(shù)量和體積多(約占90%)而小少(約占10%)而大入球與出球小動脈口徑之比2∶11∶1小動脈出球后形成的血管幾乎全部包繞在皮質(zhì)部分的腎小管不僅包繞近端、遠(yuǎn)曲小管周圍，還形成直小血管髓袢短，只達(dá)外髓質(zhì)層長，深入內(nèi)髓質(zhì)層腎素含量多幾乎不含功能側(cè)重于濾過和重吸收側(cè)重于尿的濃縮與稀釋表1.兩類腎單位的比較皮質(zhì)腎單位近髓腎單位分布部位外、中皮質(zhì)層內(nèi)皮質(zhì)層數(shù)量和體積多●球旁器(juxtaglomerularapparatus)

球旁細(xì)胞(juxtaglomerularcells)

入、出球小動脈中的肌上皮樣細(xì)胞,

內(nèi)含分泌顆粒,顆粒內(nèi)含腎素(renin)

致密斑(maculadensa)可感受小管液中NaCl含量的變化,

傳遞給球旁細(xì)胞,調(diào)節(jié)腎素的釋放

球外系膜細(xì)胞(extraglomerularmesangialcell)

入、出球小動脈和致密斑之間

具有吞噬和收縮等功能●球旁器(juxtaglomerularapparatusefferentarterioleefferentarterioleJuxta-glomerularcellsvascularsmoothmusclemaculadensaextraglomerularmesangialcellcapillarypodocyteBowman’scapsule球旁器示意圖efferentarterioleefferentart2.

腎的血液循環(huán)特征

●兩次形成毛細(xì)血管網(wǎng)

腎小球毛細(xì)血管網(wǎng)(glomerularcapillaries)毛細(xì)血管血壓較高,

有利于腎小球?yàn)V過

管周毛細(xì)血管網(wǎng)(peritubularcapillaries)

毛細(xì)血管血壓較低,

有利于腎小管重吸收

●腎血流量(renalbloodflow,RBF)及其分布(20%~25%)心輸出量腎血流量皮質(zhì)層(94%)外髓(5%)內(nèi)髓(<1%)2.腎的血液循環(huán)特征(20%~25%)3.腎血流量的調(diào)節(jié)(regulation)●自身調(diào)節(jié)(autoregulation)動脈血壓在80~180mmHg范圍內(nèi)變動,腎血流量相對穩(wěn)定

意義:

一般情況下,

保證泌尿功能正常進(jìn)行●神經(jīng)和體液調(diào)節(jié)(neuro-&humoral~)腎交感神經(jīng)、E、NE、ANG等均可收縮

腎血管,使腎血流量減少

意義:

緊急情況下,血量重新分配,

保證心、腦等重要器官的血供3.腎血流量的調(diào)節(jié)(regulation)§2.腎小球?yàn)V過(glomerularfiltration)功能1.腎小球?yàn)V過的實(shí)驗(yàn)證明微穿刺(micropuncture)技術(shù)和原尿(primaryurine)成分分析原尿血漿超濾液§2.腎小球?yàn)V過(glomerularfiltratio2.濾過膜及其通透性

●

濾過膜(filtrationmembrane)的構(gòu)成內(nèi):

毛細(xì)血管內(nèi)皮細(xì)胞:

窗孔(fenestration)中:內(nèi)皮下基膜(basementm.):

網(wǎng)孔外:腎小囊臟層足細(xì)胞足突裂隙膜和裂孔血管內(nèi)皮內(nèi)皮下基膜足細(xì)胞足突2.濾過膜及其通透性血管內(nèi)皮fenestrationslitmembranefootprocesspodocytefenestrationslitmembranefoot●濾過膜的通透性(permeability)機(jī)械屏障(mechanicalbarrier):決定于:分子量大小結(jié)構(gòu)基礎(chǔ):基膜(最重要)和裂隙膜孔徑

分子

4.0~8.2nm,隨增大,濾過量減少電學(xué)屏障(mechanicalbarrier):

決定于:濾過膜所帶電荷正常時:

濾過膜通透性穩(wěn)定腎小球腎炎:

屏障減弱,出現(xiàn)多尿、少尿、無尿蛋白尿、血尿等●濾過膜的通透性(permeability)機(jī)械屏障示意圖機(jī)械屏障示意圖電學(xué)屏障示意圖outsideofcapillaryinsideofcapillary電學(xué)屏障示意圖outsideofcapillaryins3.腎小球?yàn)V過率和濾過分?jǐn)?shù)

腎小球?yàn)V過率

(glomerularfiltrationrate,GFR)

定義(definition)

正常值:125ml/min

意義:衡量腎功能的指標(biāo)

濾過分?jǐn)?shù)(filtrationfraction,FF)定義:GFR/RPF(renalplasmaflow)

正常值:≈19%

意義:急性腎小球腎炎時,RPF,GFR↓,FF↓

心力衰竭時,RPF↓,

GFR,FF↑3.腎小球?yàn)V過率和濾過分?jǐn)?shù)4.有效濾過壓(effectivefiltrationpressure,EFP)

EFP=腎小球毛細(xì)血管靜水壓

－(血漿膠體滲透壓+腎小囊內(nèi)壓)

前者是濾過動力;后兩者是重吸收動力入球端:有濾液生成EFP=45－(25+10)=10mmHg濾過平衡(filtrationequilibrium)點(diǎn):

濾過停止EFP=45－(35+10)=0mmHg4.有效濾過壓(effectivefiltrationafferentarterioleefferentarteriolebloodintracapsularhydrostaticpressureintracapillaryhydrostaticpressureplasmacolloidosmoticpressure腎小球毛細(xì)血管靜水壓是液體濾出的動力血漿膠體滲透壓和囊內(nèi)壓是液體重吸收的動力afferentarterioleefferentart5.影響腎小球?yàn)V過因素

濾過系數(shù)(filtrationcoefficient,Kf)

定義(definition)

度量:

Kf=ks

濾過膜有效通透系數(shù)(k):

正常時穩(wěn)定

異常(如腎炎)時增高或降低:

多尿、少尿、無尿或蛋白尿、血尿等

有效濾過面積(s):

正常(兩腎)約1.5m2

異常(如高血壓晚期)時減少:少尿、無尿5.影響腎小球?yàn)V過因素有效濾過壓(effectivefiltrationpressure,EFP)

腎小球毛細(xì)血管靜水壓(intracapillaryhydrostaticpressure)

正常時穩(wěn)定大失血→動脈血壓降低(80mmHg以下)或高血壓晚期→入球小動脈狹窄↓腎小球毛細(xì)血管血壓↓↓有效濾過壓↓↓腎小球?yàn)V過率↓有效濾過壓(effectivefiltrationp有效濾過壓(EFP)囊內(nèi)壓(intracapsularhydrostaticpressure)

正常時穩(wěn)定腎盂、輸尿管結(jié)石或腫瘤壓迫→尿路梗阻或溶血性疾病→血紅蛋白堵塞腎小管↓囊內(nèi)壓↑↓有效濾過壓↓↓腎小球?yàn)V過率↓有效濾過壓(EFP)有效濾過壓(EFP)血漿膠體滲透壓(plasmacolloidosmoticp.)

正常時穩(wěn)定肝、腎疾病→血漿蛋白減少或快速i.v.大量生理鹽水→血漿蛋白稀釋↓血漿膠體滲透壓↓↓有效濾過壓↑↓腎小球?yàn)V過率↑有效濾過壓(EFP)GICHP腎血漿流量(renalplasmaflow,RPF)

GICHPPCOPICHPThelengthofcapillaryEFPFE嚴(yán)重缺氧、中毒性休克、交感興奮和CA↑→RPF↓→GFR↓FE:濾過平衡EFP:有效濾過壓PCOP:血漿膠體滲透壓GICHP:腎小球毛細(xì)血管靜水壓ICHP:腎小囊內(nèi)靜水壓GICHP腎血漿流量(renalplasmaflow§3.腎小管和集合管的物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)功能

1.Na+、Cl和水的重吸收

近端小管(proximaltubule):

重吸收量:

約70%(2/3)

機(jī)制:前半段和后半段不同

前半段:

Na+與葡萄糖或氨基酸同向轉(zhuǎn)運(yùn)

Na+與H+逆向轉(zhuǎn)運(yùn)(Na+-H+交換)

Cl不被重吸收

后半段:

NaCl—細(xì)胞旁路和跨細(xì)胞轉(zhuǎn)運(yùn)

水:

隨溶質(zhì)重吸收—等滲性重吸收§3.腎小管和集合管的物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)功能glucoseaminoacidsISFepithelialcellslumenHPO42近端小管前半段glucoseaminoacidsISFetightjunctionH2OlumenepithelialcellsISFsolutes近端小管后半段tightjunctionH2Olumenepitheli髓袢(loopofHenle):

重吸收量:

NaCl約20%,

水約15%

機(jī)制:髓袢升支粗段:Na+-K+-2Cl同向轉(zhuǎn)運(yùn)

呋喃苯胺酸(呋塞米,furosemide)可抑制此轉(zhuǎn)運(yùn)體髓袢(loopofHenle):呋喃苯胺酸(呋遠(yuǎn)端小管(distaltubule)和集合管(connectingduct):

重吸收量:

NaCl約12%,水不等(可調(diào))

Na+受醛固酮(aldosterone)調(diào)節(jié),

水受血管升壓素(vasopressin)調(diào)節(jié)

機(jī)制:

多屬主動轉(zhuǎn)運(yùn)

遠(yuǎn)曲小管始段:

Na+-Cl同向轉(zhuǎn)運(yùn)

遠(yuǎn)曲小管后段與集合管:

主細(xì)胞:

Na+通道(+基側(cè)膜鈉泵)

抑制劑:

氨氯吡咪(阿米洛利,amiloride)

閏細(xì)胞:

質(zhì)子泵(H+-K+ATP酶)

集合管:

水孔通道(aquaporin)遠(yuǎn)端小管(distaltubule)和lumenbloodprincipalcellintercalatedcell遠(yuǎn)曲小管和集合管lumenbloodprincipalcellinterc2.HCO3的重吸收和H+的分泌

近端小管

約80%~85%HCO3重吸收

以CO2的形式單純擴(kuò)散,優(yōu)先于Cl

受碳酸酐酶(carbonicanhydrase,CA)催化

乙酰唑胺(acetazolamide)可抑制此酶

與泌H+(Na+-H+交換)有關(guān)

髓袢升支粗段

HCO3重吸收機(jī)制與近端小管相同

遠(yuǎn)端小管和集合管

閏細(xì)胞主動泌H+(H+-K+ATP酶)2.HCO3的重吸收和H+的分泌近端小管重吸收HCO3和泌H+的機(jī)制lumenepithelialcellsISF近端小管重吸收HCO3和泌H+的機(jī)制lumen3.NH3的分泌與H+、HCO3轉(zhuǎn)運(yùn)的關(guān)系

NH3的分泌

部位:

腎小管各段、集合管

來源:

谷氨酰胺脫氨基

機(jī)制:

單純擴(kuò)散

與H+、HCO3轉(zhuǎn)運(yùn)的關(guān)系:

NH3+H+→NH4+(lumen)NH4++Cl→NH4Cl

(lumen)

分泌1

NH3和1

H+,

可回收1Na+和1HCO3

∴泌NH3具有調(diào)節(jié)酸堿平衡的重要意義3.NH3的分泌與H+、HCO3轉(zhuǎn)運(yùn)的關(guān)系lumenepithelialcellsISF腎小管泌NH3與轉(zhuǎn)運(yùn)H+、HCO3的關(guān)系lumene4.K+的重吸收和分泌

重吸收(reabsorption)

近端小管65%~70%,

髓袢25%~30%,

遠(yuǎn)端小管和集合管不定(受調(diào)節(jié))

分泌(secretion)

部位:主要在遠(yuǎn)端小管和集合管

機(jī)制:

主細(xì)胞(順電-化學(xué)梯度擴(kuò)散)

閏細(xì)胞(可能H+-K+交換)

刺激因素:細(xì)胞外液K+濃度↑

醛固酮分泌↑

小管液流量↑

反之或酸中毒時則K+分泌↓4.K+的重吸收和分泌5.鈣的重吸收和排泄

重吸收(reabsorption)

近端小管機(jī)制:約80%經(jīng)細(xì)胞旁途徑,約20%跨細(xì)胞膜

髓袢升支粗段:

可能為被動機(jī)制

遠(yuǎn)端小管和集合管:跨細(xì)胞膜主動轉(zhuǎn)運(yùn)

排泄(excretion)

影響:主要受PTH調(diào)節(jié)(見內(nèi)分泌章)5.鈣的重吸收和排泄6.葡萄糖和氨基酸的重吸收

葡萄糖(glucose)

部位:

近端小管(主要前半段)

重吸收量:100%

機(jī)制:繼發(fā)性主動轉(zhuǎn)運(yùn)

腎糖閾(renalthresholdforglucose):

血糖濃度達(dá)180mg/100ml血液時

葡萄糖最大轉(zhuǎn)運(yùn)率

(maximalrateoftransportofglucose)

男性375mg/min;女性300mg/min

氨基酸(aminoacids):與葡萄糖基本相同6.葡萄糖和氨基酸的重吸收§4.尿液的稀釋和濃縮

尿液的滲透濃度(osmolality):

50~1200mOsm/(kgH2O)

∴

腎臟具有稀釋和濃縮尿液的作用表2.腎小管各部對水、鈉和尿素的不同通透性腎小管各部水Na+尿素髓袢降支細(xì)段易通透不易通透不易通透髓袢升支細(xì)段不易通透易通透中等通透髓袢升支粗段不易通透易通透不易通透遠(yuǎn)端小管有ADH時易通透易通透不易通透集合管有ADH時易通透易通透內(nèi)髓質(zhì)易通透§4.尿液的稀釋和濃縮腎小管各部水Na+尿素髓袢降支細(xì)段易髓袢升支粗段遠(yuǎn)曲小管和集合管低滲小管液低滲尿?qū)λ煌ㄍ钢鲃又匚誑aCl抗利尿激素釋放減少,水重吸收減少NaClH2ONaCl其他溶質(zhì)1.尿液的稀釋(dilution)

發(fā)生部位和原理:

髓袢升支粗段對水不通透+主動重吸收NaCl

ADH釋放↓→遠(yuǎn)端小管和集合管水重吸收↓髓袢升支粗段遠(yuǎn)曲小管和集合管低滲小管液低滲尿?qū)λ煌ㄍ钢鲃又厮桉壬Т侄芜h(yuǎn)曲小管和集合管低滲小管液對水不通透主動重吸收NaClNaClNaCl其他溶質(zhì)高滲尿H2O滲透壓梯度抗利尿激素釋放增加和髓質(zhì)高滲環(huán)境使水重吸收2.尿液的濃縮(concentration)

發(fā)生部位和原理:

腎髓質(zhì)間質(zhì)高滲(見下一頁圖)

ADH釋放↑→遠(yuǎn)端小管和集合管水重吸收↑髓袢升支粗段遠(yuǎn)曲小管和集合管低滲小管液對水不通透主動重吸收N腎髓質(zhì)滲透壓梯度(間質(zhì)高滲)方法:

冰點(diǎn)降低法腎皮質(zhì):

與血漿相同內(nèi)髓質(zhì):

為血漿4倍由外向內(nèi):

呈梯度與腎髓質(zhì)厚度有關(guān)人類:4~5倍沙鼠:可達(dá)20倍尿濃縮的必備條件腎髓質(zhì)滲透壓梯度(間質(zhì)高滲)方法:冰點(diǎn)降低法逆流倍增(countercurrentmultiplication)——腎髓質(zhì)高滲梯度的形成機(jī)制

條件:U形結(jié)構(gòu)(逆流系統(tǒng)),

溶質(zhì)或水的單向通透

腎逆流倍增的條件和特點(diǎn):

U形髓袢,腎小管各部通透性差異(見表2)

特點(diǎn):

髓質(zhì)間質(zhì)高滲腎髓質(zhì)滲透梯度的形成機(jī)制:

外髓部:髓袢升支粗段主動重吸收NaCl

內(nèi)髓部:尿素由集合管進(jìn)入間質(zhì)和再循環(huán)

髓袢升支細(xì)段重吸收NaCl逆流倍增(countercurrentmultipli逆流倍增現(xiàn)象示意圖逆流倍增現(xiàn)象示意圖cortexoutermedullaInnermedulla髓袢在形成腎髓質(zhì)滲透梯度中的作用

外髓:髓袢升支粗段

主動重吸收NaCl

內(nèi)髓:集合管釋放尿素及尿素再循環(huán),

髓袢升支細(xì)段

重吸收NaClcortexoutermedullaInner髓袢在形成腎逆流交換(countercurrentexchange)—腎髓質(zhì)高滲梯度的維持機(jī)制

腎逆流交換的條件和特點(diǎn):類似逆流倍增

意義:留住溶質(zhì),帶走水份逆流交換(countercurrentexchangecortexoutermedullaInnermedullavasarecta直小血管在維持

髓質(zhì)高滲中的作用降支:

溶質(zhì)進(jìn),

水出升支:

溶質(zhì)出,

水進(jìn)越往底部,溶質(zhì)越多

∴

留住溶質(zhì),

帶走水份cortexoutermedullaInnervasar§5.影響和調(diào)節(jié)尿生成的因素

1.腎小球?yàn)V過量的調(diào)節(jié)(見前)2.影響腎小管和集合管重吸收和分泌的因素

小管液中溶質(zhì)濃度——滲透性利尿(osmoticdiuresis)

機(jī)制:小管液中溶質(zhì)濃度↑→小管液滲透壓↑→阻止水重吸收→尿量↑

實(shí)例:

糖尿病多尿,

甘露醇脫水

球-管平衡(glomerulotubularbalance)

定比重吸收(constantfractionreabs.)

機(jī)制和意義(保持尿量和尿鈉相對穩(wěn)定)§5.影響和調(diào)節(jié)尿生成的因素3.神經(jīng)調(diào)節(jié)(neuroregulation)

腎交感神經(jīng)(renalsympatheticnerve)的作用

支配腎血管平滑肌(受體)→

血管收縮→腎血流量↓→濾過↓

支配近球細(xì)胞(受體)→腎素釋放↑→

血管緊張素Ⅱ和醛固酮↑→保鈉排鉀

支配腎小管(近端小管和髓袢)→Na+、Cl、水重吸收↑

影響腎交感神經(jīng)的因素血容量改變→心肺感受器反射→

血壓改變→壓力感受性反射→3.神經(jīng)調(diào)節(jié)(neuroregulation)4.體液調(diào)節(jié)(humoralregulation)血管升壓素(vasopressin,VP)

又稱抗利尿激素(antidiuretichormone,ADH)

來源:下丘腦視上核、室旁核

儲存:

神經(jīng)垂體

作用:↑遠(yuǎn)曲小管和集合管的水通透性,

↑水的重吸收,使尿液濃縮,

尿量↓

機(jī)制:

作用于小管上皮細(xì)胞膜上V2受體,

↑膜上水孔通道數(shù)量,

使水通透性↑

分泌調(diào)節(jié):

血漿晶體滲透壓、循環(huán)血量、

動脈血壓、惡心、疼痛、應(yīng)激等4.體液調(diào)節(jié)(humoralregulation)PVNSONcollectingductH2Oneuro-hypophysisdistaltubulePVNSONcollectingductH2Oneuro-血漿晶體滲透壓(plasmacolloidosmoticpressure)血漿晶體滲透壓刺激滲透壓感受器ADH合成、釋放

循血液作用于腎臟遠(yuǎn)