生理學(xué)教學(xué)課件：尿的生成和排出

1、主講：胡德輝第八章 尿的生成和排出 Urine formation and excretion泌尿系統(tǒng)皮 膚呼吸道消化道排泄排泄途徑（excretion pathway）排 泄(excretion) 機(jī)體通過血液循環(huán)把體內(nèi)的代謝終產(chǎn)物、過剩的物質(zhì)以及進(jìn)入機(jī)體的異物等排出體外的過程。 腎臟的排泄功能: 排出大部分代謝終產(chǎn)物、異物； 調(diào)節(jié)細(xì)胞外液量、血液滲透壓； 維持水、電解質(zhì)和酸堿平衡。腎臟的內(nèi)分泌功能：腎素、促紅細(xì)胞生成素、活化VitD3等 尿生成的基本過程示意圖尿液形成的三個(gè)過程: 腎小球的濾過。 腎小管和集合管的重吸收。 腎小管和集合管的分泌。Functional anatomy of k

2、idney and renal blood flow第一節(jié)腎的功能解剖和腎血流量一、腎的功能解剖 腎臟解剖圖(一)腎單位（Nephron）腎單位近端小管髓袢細(xì)段遠(yuǎn)端小管腎小體腎小管腎小球腎小囊1.腎單位的構(gòu)成髓袢升支粗段遠(yuǎn)曲小管髓袢降支細(xì)段髓袢升支細(xì)段近曲小管髓袢降支粗段每個(gè)腎有： 106個(gè)腎單位2.腎單位的分類皮質(zhì)腎單位近髓腎單位數(shù) 量多少體 積小大血管口徑入球小A口徑出球小A入球小A=出球小A出球小A形成管周毛細(xì)血管網(wǎng)管周毛細(xì)血管網(wǎng)、直小血管髓 袢短長球旁器無分 布外、中皮質(zhì)層內(nèi)皮質(zhì)層有人類近髓腎單位占全部腎單位的10%15%球外系膜細(xì)胞(extraglomerular mesangial

3、 cell) （吞噬和收縮功能）（二）球旁器juxtaglomerular apparatus致密斑（macula densa）感受小管液中NaCl含量的變化。球旁細(xì)胞（juxtaglomerular cell）分泌腎素。（三）濾過膜（ filtration membrane)（足突）毛細(xì)血管內(nèi)皮細(xì)胞有 窗孔（70nm80nm)基膜：多角形網(wǎng)孔（2nm 8nm)腎小囊臟層：裂隙 （2nm 8nm) 有效半徑小于2.0nm的中性物質(zhì)自由通過;有效半徑大于4.2nm的物質(zhì)不能通過腎臟血管支配腎臟神經(jīng)支配有感覺傳入神經(jīng)和交感傳出神經(jīng)，無副交感神經(jīng)分布血流量大，主要分布于腎皮質(zhì)；兩套串聯(lián)的毛細(xì)血管網(wǎng)，

4、且壓力不同； 有直小血管。腎小球毛細(xì)血管壓高利于腎小球的濾過管周毛細(xì)血管壓低利于腎小管的重吸收 （一）腎血流量(renal blood flow, RBF)的特點(diǎn)二、腎血流量及其調(diào)節(jié)1.自身調(diào)節(jié)(autoregulation)（二）腎血流量的調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)范圍：80180mmHg 自身調(diào)節(jié)作用的機(jī)制：肌源性學(xué)說 腎血流量在腎動(dòng)脈灌注壓一定的變動(dòng)范圍內(nèi)能保持相對恒定的現(xiàn)象。腎血流量和腎小球?yàn)V過率與動(dòng)脈血壓的關(guān)系腎動(dòng)脈灌注壓在80180mmHg 內(nèi)降低時(shí)，腎血管阻力也降低；升高時(shí)，阻力也升高。 2.神經(jīng)和體液調(diào)節(jié)管-球反饋 RBF GFR致密斑NaCl濃度入球小A阻力 和腎小球毛細(xì)血管靜水壓腎素分泌AN

5、GII出球小A阻力 和腎小球毛細(xì)血管靜水壓RBF及 GFR恢復(fù)正常小管液流量變化影響RBF及 GFR的現(xiàn)象為管球反饋腎動(dòng)脈狹窄導(dǎo)致的高血壓慎用ANGII受體阻斷劑第二節(jié) 腎小球的濾過功能 Function of glomerular filtration 濾過（filtration）： 血液流經(jīng)腎小球時(shí),血漿的水分和小分子物質(zhì)通過濾過膜進(jìn)入腎小囊形成原尿的過程。腎小球?yàn)V過率 (Glomerular filtration rate, GFR)： 單位時(shí)間內(nèi)兩腎生成的超濾液量.正常值：125ml/min濾過分?jǐn)?shù)(Filtration fraction, FF)： 腎小球?yàn)V過率和腎血漿流量的比值.

6、正常值：125/660 100% =19%濾過系數(shù)(Filtration c0efficient,Kf)： 在單位有效濾過壓驅(qū)動(dòng)下，單位時(shí)間內(nèi)通過濾過膜的濾過量。 濾過的實(shí)驗(yàn)證據(jù):腎小囊微穿刺示意圖成 分 血漿 原尿水 900 980蛋白質(zhì) 80 微量葡萄糖 1 1Na+ 3.3 3.3 Cl- 3.7 3.7K+ 0.2 0.2尿酸 0.02 0.02尿素 0.3 0.3肌酐 0.01 0.01氨 0.001 0.001 血漿與原尿主要成分比較(g/L)原尿 = 血漿的超濾液有效濾過壓(effective filtration pressure, EFP)=腎小球毛細(xì)血管血壓-（血漿膠體滲透

7、壓+腎小囊內(nèi)壓）二、濾過的動(dòng)力有效濾過壓1.腎小球毛細(xì)血管血壓動(dòng)力2.血漿膠體滲透壓阻力3.腎小囊內(nèi)壓阻力有效濾過壓示意圖01045毛細(xì)血管長度濾過平衡毛細(xì)血管血壓血漿膠體滲透壓入球端出球端囊內(nèi)壓25三、影響腎小球?yàn)V過的因素影響因素濾過率的變化濾過膜 濾過膜的孔徑濾過率（血尿） 濾過膜帶負(fù)電荷濾過率（蛋白尿） 濾過膜面積濾過率（少尿）有效濾過壓 腎小球Cap血壓濾過率（大失血） 血漿膠體滲透壓濾過率（快速大量輸液） 囊內(nèi)壓濾過率（結(jié)石、腫瘤）腎血漿流量濾過率（中毒性休克）甲腎血漿流量對腎小球?yàn)V過的影響平衡點(diǎn)平衡點(diǎn)第三節(jié)腎小管和集合管的物質(zhì)運(yùn)輸(OR:Transport of substance

8、s through renal tubules and collecting ducts)g/24h H2O Na+ K+ G 尿素 肌酐 氨 原尿 180L 500 28 140 53 1.8 0.45 終尿 1.5L 35 35 0 25 2.2 1.2終尿和原尿成分及濃度比較重吸收（reabsorption）:物質(zhì)從小管液中轉(zhuǎn)運(yùn)到血液中。分泌(secretion):小管上皮細(xì)胞將本身產(chǎn)生的物質(zhì)或血液中的物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)到小管液中。一、腎小管和集合管的物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)方式主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)：原發(fā)性主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)和繼發(fā)性主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)被動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)：如擴(kuò)散、易化擴(kuò)散、滲透、溶劑托曳 腎小管和集合管的物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)途徑 跨細(xì)胞轉(zhuǎn)運(yùn)途徑和細(xì)胞旁

9、轉(zhuǎn)運(yùn)途徑（一）Na+、Cl-和水的重吸收1. 近端小管前半段Na+主動(dòng)重吸收： Na+-葡萄糖、氨基酸同向轉(zhuǎn) 運(yùn)； Na+-H+逆向交換二、幾種主要物質(zhì)的重吸收與分泌后半段Na+被動(dòng)重吸收： 主要隨Cl-的重吸收被動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)水的重吸收：靠滲透作用被動(dòng)吸收H2O滲透作用G、AA小管液中約65%70% Na+、Cl-和水被重吸收跨細(xì)胞途徑細(xì)胞旁途徑Na+重吸收特點(diǎn)：存在泵-漏現(xiàn)象凈Na+重吸收量主動(dòng)重吸收量回漏量鈉主動(dòng)重吸收的泵-漏模式2.髓袢H2ONaCl髓袢重吸收Na、Cl-、H2O的示意圖降支細(xì)段：對Na+ 不通透，對水通透升支細(xì)段：對Na+ 通透，對水不通透升支粗段：Na+ : 2Cl- :K

10、+同向轉(zhuǎn)運(yùn)模式髓袢升支粗段呋喃苯胺酸（速尿）Cl-K+Na+細(xì)胞內(nèi)呋塞米（速尿）髓袢升支粗段繼發(fā)性主動(dòng)重吸收Na、 K+ 、 Cl-的示意圖噻嗪類(1)遠(yuǎn)曲小管初段機(jī)制：Na+-Cl-同向轉(zhuǎn)運(yùn)逆電-化學(xué)梯度進(jìn)行3.遠(yuǎn)曲小管和集合管Cl-氨氯吡咪 (2)遠(yuǎn)曲小管后段和集合管水的重吸收主要受血管升壓素的調(diào)節(jié) Na+的重吸收主要受醛固酮的調(diào)節(jié)機(jī)制：Na+通道（二）HCO3-的重吸收與H+的分泌1.近端小管機(jī)制:HC03-重吸收與泌H+相結(jié)合優(yōu)先于Cl-的重吸收碳酸酐酶對HC03-的重吸收起重要作用（乙酰唑胺可阻斷）特點(diǎn)：HCO3-以CO2的形式被重吸收近端小管HCO3- 重吸收和H+分泌的示意圖2.

11、髓袢主要在升支粗段，機(jī)制同上。3.遠(yuǎn)曲小管和集合管 閏細(xì)胞經(jīng)H+-ATP酶和H+- K+ATP酶主動(dòng)泌H+腎小管泌H+的意義: 排酸保堿增加堿儲(chǔ)促進(jìn)泌NH3近端小管HCO3- 重吸收和H+分泌的示意圖（三）NH3的分泌與H+、HCO3-轉(zhuǎn)運(yùn)的關(guān)系機(jī)制：單純擴(kuò)散集合管分泌NH3示意圖谷氨酰胺泌NH3的意義:促進(jìn)泌H+促進(jìn)HCO3-重吸收排酸保堿（四）K+的重吸收和分泌K+大部分在近端小管主動(dòng)重吸收,尿中的K+主要由遠(yuǎn)曲小管和集合管分泌。K+分泌伴隨Na+的重吸收(Na+-K+交換)。 Na+-K+交換與Na+-H+交換競爭抑制。遠(yuǎn)端小管后段和集合管重吸收NaCl、分泌K+和H+的示意圖K+通道N

12、a+通道Na+-K+泵遠(yuǎn)端小管后段和集合管重吸收NaCl、分泌K+和H+H+-K+泵（五）Ca2+的重吸收和排泄Ca2+主要在近端小管以溶劑拖曳的方式經(jīng)細(xì)胞旁途徑被重吸收。Ca2+的重吸收主要受甲狀旁腺激素的調(diào)節(jié)。溶劑拖曳（solvent drag）：當(dāng)水分子通過滲透被重吸收時(shí)有些溶質(zhì)可隨水分子一起被轉(zhuǎn)運(yùn)，這一轉(zhuǎn)運(yùn)方式稱為溶劑拖曳。（六）葡萄糖的重吸收腎糖閾（renal threshold for glucose）：不出現(xiàn)尿糖的最高血糖濃度，稱為。1.部位: 100%重吸收，僅限于近端小管2.特點(diǎn)：與Na+的重吸收相耦聯(lián)，是繼發(fā)性主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)葡萄糖的重吸收有一定限度葡萄糖吸收極限量:男 375mg

13、/min 女 300mg/min 160180mg/100ml葡萄糖細(xì)胞內(nèi)K+Na+載體葡萄糖在近端小管的重吸收影響腎小管和集合管重吸收與分泌的因素小管液中溶質(zhì)濃度球-管平衡： 定比重吸收第四節(jié) 尿液的濃縮和稀釋Urine concentration and dilution高滲尿:尿滲透壓血漿滲透壓低滲尿:尿滲透壓血漿滲透壓等滲尿:尿滲透壓=血漿滲透壓腎濃縮稀釋功能尿量 100ml/d：無尿尿量 2.5L/d： 多尿尿量 1.5L/d：正常尿液被濃縮尿液被稀釋一、尿液濃縮與稀釋的機(jī)制腎髓質(zhì)滲透壓梯度示意圖（一）腎髓質(zhì)高滲梯度的形成1.逆流交換與逆流倍增（countercurrent mult

14、ipation） Na+Na+Na+Na+Na+Na+Na+Na+Na+Na+Na+Na+Na+Na+Na+Na+Na+Na+Na+Na+Na+Na+Na+Na+Na+甲乙丙M1M2H2O逆流交換逆流倍增2.髓質(zhì)高滲梯度的形成外髓部：髓袢升支粗段主動(dòng)重吸收NaCl主要?jiǎng)恿?nèi)髓部：NaCl和尿素的擴(kuò)散等滲性重吸收尿素水腎內(nèi)尿素的再循環(huán)（二）濃縮尿和稀釋尿的產(chǎn)生尿液在逆流系統(tǒng)髓質(zhì)高滲梯度集合管對水通透性集合管對水重吸收低滲尿(尿稀釋)(水過多) ADH集合管對水通透性集合管對水重吸收高滲尿(尿濃縮)ADH(缺水)（三）腎髓質(zhì)高滲梯度的維持直小血管逆流交換：帶走水分，保留溶質(zhì)。腎髓質(zhì)滲透梯度形成和維

15、持示意圖髓質(zhì)高滲的形成原始動(dòng)力:髓袢升支粗段主動(dòng)重吸收NaCl基本條件:髓袢細(xì)段不同的通透性及平行逆流特點(diǎn)物質(zhì)基礎(chǔ):NaCl和尿素（再循環(huán)）髓質(zhì)高滲的保持直小血管的逆流交換作用ADH的濃度二、影響尿液濃縮的因素 (一)腎髓質(zhì)高滲梯度4.直小血管血流3.尿素濃度內(nèi)髓高滲2.利尿劑(速尿)外髓高滲1.髓袢結(jié)構(gòu)與功能(二)血液ADH的濃度尿崩癥垂體性尿崩癥腎性尿崩癥第五節(jié) 尿生成的調(diào)節(jié)Regulation of urine formation一、腎內(nèi)自身調(diào)節(jié)滲透性利尿Osmotic diuresis ：由小管液溶質(zhì)濃度增加，滲透壓升高，阻礙了腎小管對Na+和水的重吸收而引起尿量增多的現(xiàn)象。（一）小管

16、液中溶質(zhì)的濃度（二）球管平衡1.概念：近端小管的重吸收率始終占GFR的6570%左右。（定比重重吸收）3.意義：維持尿量和溶質(zhì)的相對穩(wěn)定2.機(jī)制：660125NaClH2O150535Cap血壓膠滲壓(510)球管平衡示意圖2.球旁細(xì)胞1.入球小動(dòng)脈收縮出球小動(dòng)脈收縮GFR3.近端小管和髓袢二、神經(jīng)體液調(diào)節(jié)(一)腎交感神經(jīng)的作用血管緊張素，醛固酮NaCl和水的重吸收腎素下丘腦視上核室旁核下丘腦垂體束神經(jīng)垂體（貯存、釋放）（合成）(二)血管升壓素(VP, 抗利尿激素ADH )1.產(chǎn)生部位：2.主要作用：提高遠(yuǎn)曲小管和集合管對水的通透性增加髓袢升支粗段對NaCl的重吸收提高內(nèi)髓部集合管對尿素的通透

17、性ADH的產(chǎn)生部位示意圖ADHADH的作用原理3.ADH分泌的調(diào)節(jié)：水利尿water diuresis：大量飲清水后尿量增多的現(xiàn)象。(1)血漿晶體滲透壓的改變最敏感刺激有效刺激：血漿晶體滲透壓和循環(huán)血量大量飲水血漿晶體 滲透壓 體內(nèi)缺水ADH遠(yuǎn)曲小管 集合管對水的通透性水的重吸收尿量 下丘腦滲透壓感受器+(2)血容量的改變(3)其他因素動(dòng)脈血壓壓力感受器+循環(huán)血量迷走神經(jīng)ADH尿量心房容量 感受器+ADH尿量抗利尿激素的產(chǎn)生、調(diào)節(jié)及其作用示意圖 血漿晶體滲透壓循環(huán)血量動(dòng)脈血壓應(yīng)激、疼痛、情緒激動(dòng)滲透壓感受器+容量感受器-壓力感受器-中樞神經(jīng)系統(tǒng) +下丘腦視上核、室旁核下丘腦-垂體束神經(jīng)垂體抗利

18、尿激素腎遠(yuǎn)曲小管、集合管對水通透性水重吸收尿量血漿晶體滲透壓恢復(fù)循環(huán)血量、動(dòng)脈血壓恢復(fù)+（三）腎素-血管緊張素-醛固酮系統(tǒng)RAAS1.RAAS的組成血管緊張素原Ang Ang Ang轉(zhuǎn)換酶氨基肽酶腎上腺皮質(zhì)球狀帶醛固酮腎素2.血管緊張素的功能(1)刺激近端小管對NaCl的重吸收(2)入球小動(dòng)脈收縮，腎小球?yàn)V過率(3)刺激醛固酮、 ADH的釋放3.醛固酮（aldosterone，ADS）的功能(1)主要作用：(2)作用機(jī)制：保Na+、排K+、保水(3)分泌調(diào)節(jié)：R-A-A-S血Na+、血K+濃度4.腎素分泌的調(diào)節(jié)(1)腎內(nèi)機(jī)制(2)神經(jīng)機(jī)制：(3)體液機(jī)制：入球小動(dòng)脈牽張感受器致密斑感受器腎交感

19、神經(jīng)E、NE球旁細(xì)胞腎素血K+ /血Na+循環(huán)血量aBP球旁細(xì)胞腎素肝臟血管緊張素原血管緊張素I轉(zhuǎn)換酶血管緊張素II氨基肽酶血管緊張素III腎上腺皮質(zhì)球狀帶醛固酮保Na+、水、排K+血容量血管收縮心輸出量血壓腎上腺髓質(zhì)腎上腺素入球小動(dòng)脈牽張感受器致密斑感受器交感神經(jīng)腎素血管緊張素醛固酮系統(tǒng)對循環(huán)血量的調(diào)節(jié)（四）心房鈉尿肽(atrial natriuretic peptide, ANP)1.主要作用：2.作用機(jī)制：促進(jìn)NaCl和水的排出入、出球小動(dòng)脈舒張；抑制集合管對NaCl的重吸收；抑制腎素、醛固酮、ADH的分泌。第六節(jié) 清除率Clearance一、概念和計(jì)算方法例：B尿量Vml/min尿中濃度U mg/100ml 排出量mg/min血漿濃度P mg/100mlA11001 10.32 0.8 500.4計(jì)算：C=尿中濃度尿量血漿濃度 V PU 兩腎在一分鐘內(nèi)能將多少毫升血漿中的某物質(zhì)完全清除, 這個(gè)被完全清除了該物質(zhì)的血漿毫升數(shù)稱該物質(zhì)的清除率。(Clearance，C)。概念：（一）測定腎小球?yàn)V過率 利用只能濾過，不被重吸收和分泌的物質(zhì)濾液中的量 = 尿中排出量二