人體生理學(xué)：第八章 尿的生成和排出

第八章

尿的生成和排出

腎單位（nephron）是腎臟的基本結(jié)構(gòu)和功能單位腎小體腎小球（毛細(xì)血管球）腎小囊近端小管近曲小管腎單位髓袢降支粗段腎小管髓袢細(xì)段髓袢降支細(xì)段髓袢升支細(xì)段遠(yuǎn)端小管髓袢升支粗段遠(yuǎn)曲小管

集合管不包括在腎單位內(nèi)，但與遠(yuǎn)端小管機能聯(lián)系密切，與尿液濃縮有關(guān)。腎單位的類型

皮質(zhì)腎單位與尿的生成、腎素的產(chǎn)生關(guān)系較大近髓腎單位和直小血管與尿的濃縮、稀釋過程有關(guān)

皮質(zhì)腎單位近髓腎單位腎皮質(zhì)部位外、中層近髓層數(shù)量85%～90%10%～15%腎小球體積較小較大出/入球小A口徑1：2差異甚小出球小A纏繞腎小管周圍組成U型直小血管

髓袢短，達(dá)外髓層長，達(dá)內(nèi)髓層和乳頭部

球旁器有幾乎無

功能與濾過和重吸收有關(guān)與尿濃縮稀釋有關(guān)球旁器（juxtaglomerularapparatus）

主要分布于皮質(zhì)腎單位名稱位置細(xì)胞形態(tài)主要作用球旁細(xì)胞入球小A中膜肌上皮樣含腎素顆粒致密斑遠(yuǎn)曲小管起始部高柱狀感受NaCl含量調(diào)節(jié)腎素釋放

球外系出/入球小A之間吞噬和收縮膜細(xì)胞

（一）濾過膜及其通透性

名稱結(jié)構(gòu)孔徑（nm）備注血管內(nèi)皮有窗孔50～100細(xì)胞層基膜層水合凝膠構(gòu)4～8是主要屏障成微纖維網(wǎng)

腎小囊上細(xì)胞足突交4～14皮細(xì)胞層錯形成裂隙腎小球濾過膜機械和電學(xué)屏障作用半徑小于4.0nm物質(zhì)，如半徑0.36nm葡萄糖能濾過；球蛋白、纖維蛋白半徑大于4.2nm不能通過；半徑2.0～4.2nm之間的物質(zhì)，隨著分子量增加，濾過量減少。濾過膜各層都有帶負(fù)電荷的唾液蛋白，能阻止帶負(fù)電物質(zhì)通過。

物質(zhì)能否濾過，機械屏障發(fā)揮主要作用。分子接近孔隙半徑時，電學(xué)屏障才有重要作用。白蛋白半徑3.6nm，接近濾孔半徑，由于帶負(fù)電荷，正常情況下不能濾過。二、腎臟的血液供應(yīng)（一）血供豐富腎血流量1200ml/min，占心輸出量20%～25%。94%分布腎皮質(zhì)，5%外髓層，1%內(nèi)髓層。（二）兩套毛細(xì)血管網(wǎng)1.腎小球毛細(xì)血管網(wǎng)腎動脈粗而短，出入球小動脈口徑1：2，毛細(xì)血管內(nèi)壓高，有利血漿濾出。2.腎小管周圍毛細(xì)血管網(wǎng)內(nèi)壓低而膠滲壓高，有利重吸收。（三）腎血流量的調(diào)節(jié)1.腎血流量自身調(diào)節(jié)平均動脈壓10.7～24.0kPa（80～180mmHg）時，腎血流量和腎小球濾過率保持恒定。休克和急性失血時少尿或無尿。自身調(diào)節(jié)機制肌源性機制：用罌粟堿麻痹血管平滑肌，自身調(diào)節(jié)消失。管-球反饋：小管液流量影響腎小球濾過率與腎血流量與腺苷、前列腺素、NO和腎素-血管緊張素系統(tǒng)有關(guān)2.腎血流量的神經(jīng)體液調(diào)節(jié)交感神經(jīng)興奮，及腎上腺素、去甲腎上腺素、內(nèi)皮素釋放增加時，腎血管收縮，腎血流量減少。一氧化氮和前列腺素使腎血管舒張，腎血流量增加。

第二節(jié)腎小球的濾過功能包括腎小球濾過、腎小管和集合管重吸收及分泌三個過程。一、腎小球濾過機能血液流經(jīng)腎小球毛細(xì)血管時，除蛋白質(zhì)外其它成分可濾入腎小囊。原尿除不含蛋白質(zhì)外，成分與血漿基本一致。二、濾過率與濾過分?jǐn)?shù)單位時間內(nèi)（每分鐘）兩腎產(chǎn)生的濾液量為腎小球濾過率（glomerularfiltrationrat，GFR）。125ml/min，24小時濾出180L。腎小球濾過率與腎血漿流量比值為濾過分?jǐn)?shù)（filtrationfraction）。正常660ml/min，濾過分?jǐn)?shù)為125/660·100﹪＝19﹪濾過分?jǐn)?shù)=腎小球濾過率/腎血漿流量＝125/660（ml/min）·100﹪＝19﹪腎供血量包括供應(yīng)腎臟的泌尿部分和非泌尿部分，上述測得的腎血漿流量和腎血流量僅是供應(yīng)泌尿部分的數(shù)值，應(yīng)稱腎有效血漿流量和腎有效血流量有效濾過壓有效濾過壓＝腎小球毛細(xì)血管血壓－（血漿膠體滲透壓﹢囊內(nèi)壓）。

入、出球小動脈毛細(xì)血管壓均5.99kPa；囊內(nèi)壓1.33kPa；血漿膠滲壓入球端2.66kpa，出球端4.66kPa。入球端：5.99－（2.66﹢1.33）＝2kpa出球端：5.99－（4.66﹢1.33）＝0kPa

二、影響腎小球濾過的因素1.腎小球毛細(xì)血管血壓腎血管自身調(diào)節(jié)作用，動脈血壓80～180mmHg時，腎小球濾過率不變。低于80mmHg時，出現(xiàn)少尿或無尿。2.血漿膠體滲透壓靜脈注射生理鹽水時，血膠壓降低，腎小球有效濾過壓增加，尿量增多。3.腎小囊內(nèi)壓

腎結(jié)石、腫瘤壓迫引起輸尿管阻塞時，囊內(nèi)壓升高，有效濾過壓下降，4.腎血漿流量腎血漿流量較大時，血漿膠滲壓上升速度不快，參與濾過的毛細(xì)血管長，濾過率較高；反之，有效濾過壓迅速降到零，濾過停止

濾過系數(shù)=濾過膜面積x通透系數(shù)兩腎濾過膜1.5m2。急性腎小球腎炎時，腎小球毛細(xì)血管狹窄或阻塞，少尿或無尿。

病理情況下，濾過膜上唾液蛋白減少，白蛋白能通過而出現(xiàn)蛋白尿腎小管和集合管選擇性重吸收葡萄糖被全部重吸收Na+、Cl-大部被重吸收尿素被部分重吸收肌酐完全不被重吸收腎小管和集合管轉(zhuǎn)運功能小管液中水和溶質(zhì)被腎小管和集合管吸收運回血液的過程，稱重吸收（reabsorption）。

分泌（secretion）小管上皮細(xì)胞將自身產(chǎn)生的物質(zhì)或血液中的物質(zhì)分泌到小管液中去的過程物質(zhì)重吸收的轉(zhuǎn)運方式（一）被動轉(zhuǎn)運Cl-，水和尿素通過擴(kuò)散、滲透、電荷吸引等，順電化學(xué)梯度轉(zhuǎn)運。（二）主動轉(zhuǎn)運葡萄糖、氨基酸、Na+等，通過泵、載體、吞飲方式，逆電化學(xué)梯度轉(zhuǎn)運繼發(fā)性主動轉(zhuǎn)運指所需能量不是直接由來自Na+泵，而是由來自Na+順電化學(xué)梯度轉(zhuǎn)運時釋放的能量。兩腎每日生成原尿180L，排尿量1.5L，說明99%水被重吸收，排出量僅1%。如重吸收減少1%，尿量增加一倍。

Na+在近端小管重吸收65%～70%，髓拌降支細(xì)段、遠(yuǎn)曲小管和集合管各重吸收約10%。近端小管的物質(zhì)轉(zhuǎn)運近端小管重吸收67%Na+、CI-、K+和水

2/3跨細(xì)胞轉(zhuǎn)運，近端小管前半段1/3細(xì)胞旁途徑，近端小管后半段近端小管重吸收85%HC03-，及全部葡萄糖和氨基酸Na+、Cl-和水的重吸收近端小管前半段，Na+的重吸收或與H+分泌、或與葡萄糖、氨基酸轉(zhuǎn)運相耦聯(lián)，它與腎小管細(xì)胞間緊密連接和Na+泵有關(guān)經(jīng)細(xì)胞途徑：Na+以Na+-葡萄糖或Na+-H+交換進(jìn)入細(xì)胞。Na+被細(xì)胞側(cè)膜上Na+泵泵至細(xì)胞間隙。細(xì)胞間隙Na+和滲透壓升高，吸引水進(jìn)入間隙，使靜水壓升高。Na+和水進(jìn)入相鄰毛細(xì)血管，或回漏到小管腔。小管液分泌H+有利于HC03-重吸收；進(jìn)入細(xì)胞的葡萄糖經(jīng)擴(kuò)散進(jìn)入血管。水由Na+重吸收造成的滲透壓差而被動重吸收，近端小管水吸收量與體內(nèi)是否缺水無關(guān)。細(xì)胞旁路方式：Na+主動轉(zhuǎn)運形成小管內(nèi)外電位差，使HC03-與Cl-被動重吸收。HC03-比Cl-優(yōu)先重吸收，加上水重吸收，致小管液Cl-升高20%～40%，Cl-順濃度差重吸收，造成管內(nèi)外電位差，促進(jìn)Na+-順電位差經(jīng)細(xì)胞間隙被重吸收。NaCl是被動重吸收。二、髓袢升支粗段的物質(zhì)轉(zhuǎn)運髓袢升支粗段Na+、2Cl-、K+與同向轉(zhuǎn)運蛋白結(jié)合,一起轉(zhuǎn)運至細(xì)胞內(nèi)。進(jìn)入細(xì)胞Na+泵至組織間液；Cl-進(jìn)入組織間液；K+返回管腔，使管腔內(nèi)出現(xiàn)正電位，Na+順電位梯度進(jìn)入組織間液而被動重吸收。速尿、利尿酸、呋喃苯胺酸（呋塞米）等利尿劑可抑制Na+-2Cl--K+同向轉(zhuǎn)運蛋白，使NaCl重吸收障礙，干擾尿的濃縮機制而引起利尿。K+返回小管中造成正電位使Na+、Ca2+、K+經(jīng)細(xì)胞旁路重吸收髓袢升支粗段Na+大部分主動重吸收，少部分被動重吸收；Cl-

繼發(fā)性主動重吸收。髓袢升支粗段重吸收20%Na+、CI-、K+遠(yuǎn)端小管和集合管的物質(zhì)轉(zhuǎn)運

遠(yuǎn)曲小管和集合管主動重吸收12%Na+和Cl-，抗利尿激素調(diào)節(jié)水重吸收，醛固酮調(diào)節(jié)Na+-K+轉(zhuǎn)運。遠(yuǎn)曲小管始段，Na+-Cl-同向轉(zhuǎn)運進(jìn)入細(xì)胞，噻嗪類抑制該遠(yuǎn)曲小管后段和集合管中，主細(xì)胞分泌K+，進(jìn)行K+－Na+交換，氨氯吡咪（阿米洛利）抑制之；閏細(xì)胞分泌H+，進(jìn)行H+－Na+交換腎小管吸收葡萄糖能力達(dá)到飽和，尿糖排出量隨血糖濃度平行增加時的血糖濃度稱為葡萄糖重吸收極限量（maximaltubularreabsorptionofglucose）。成年男性375mg/min，女性300mg/min。（二）HC03-重吸收與H+分泌HC03-在血漿和小管液中以NaHC03存在。Na+經(jīng)H+-Na+交換被重吸收回血，HC03-與H+結(jié)合生成H2C03，分解為CO2和水。CO2進(jìn)入細(xì)胞與水結(jié)合成NaHC03，NaHC03離解出的H+又可進(jìn)行分泌。腎小管重吸收HC03-是以CO2形式進(jìn)行的。腎小管細(xì)胞每分泌一個H+，可以吸收一個Na+和一個HC03-回血，可維持體內(nèi)酸堿平衡。碳酸酐酶抑制劑乙酰唑胺抑制H+分泌遠(yuǎn)曲小管和集合管可分泌NH3，NH3由谷氨酰氨等脫氨生成。NH3透過細(xì)胞膜擴(kuò)散至小管腔中。小管液pH值越低，NH3越易擴(kuò)散。NH3與小管中H+結(jié)合成NH4+，與強酸根結(jié)合成銨鹽（如NH4Cl）排出。所以，腎小管分泌NH3，促進(jìn)排H+和NaHC03重吸收。（三）K+的重吸收濾液中65-70%K+被近端小管重吸收，25-30%被髓袢重吸收，終尿中K+由遠(yuǎn)曲小管和集合管分泌。K+分泌增加機制：①刺激Na+-K+-ATP②細(xì)胞外K+升高③醛固酮增多（五）鈣重吸收近端小管重吸收70%（80%經(jīng)細(xì)胞旁路、20%跨細(xì)胞轉(zhuǎn)運）髓袢升支粗段20%、遠(yuǎn)曲小管和集合管跨細(xì)胞轉(zhuǎn)運9%，僅1%排出。影響因素：PTH↑、細(xì)胞外液↓、血壓↓、Ph↓時重吸收↑（六）葡萄糖重吸收葡萄糖與Na+耦聯(lián)，經(jīng)葡萄糖轉(zhuǎn)運體2由繼發(fā)性主動過程被重吸收，部位僅限于近端小管前半段血糖超過9～10.1mmol/L（160～180mg/100ml）時，腎小管不能將葡萄糖全部重吸收，出現(xiàn)糖尿。不出現(xiàn)尿糖的最高血糖濃度為腎糖閾（renalthresholdofsugar）。葡萄糖最大轉(zhuǎn)運率男375mg/100ml，女300mg/100ml第三節(jié)

尿液的濃縮和稀釋缺水時，尿的滲透壓比血漿高，稱為高滲尿；如果飲水過多，尿的滲透壓比血漿低，稱為低滲尿。根據(jù)尿的滲透壓可以了解腎臟的濃縮和稀釋能力一、尿液的稀釋髓袢升支粗段能主動重吸收NaCl，而對水不通透，造成升支粗段小管液為低滲液。遠(yuǎn)曲小管和集合管在抗利尿激素缺乏時對水幾乎不通透，而小管液中NaCl被繼續(xù)重吸收，形成低滲尿。尿崩癥患者完全沒有抗利尿激素，每天可排出20L低滲尿。二、尿液的濃縮腎髓質(zhì)由外層到內(nèi)層存在滲透壓梯度，小管液由皮質(zhì)向髓質(zhì)方向流動時，管內(nèi)的水因管外的高滲透壓而逐漸被“吸出”，形成濃縮尿?？估蚣に卦黾訒r，管壁的通透性加大，大量水分被重吸收而生成濃縮尿；反之，抗利尿激素缺乏時則生成稀釋尿。（一）逆流倍增和逆流交換高滲區(qū)的形成，有賴于髓袢逆流倍增作用；高滲區(qū)的維持，有賴于直小血管逆流交換作用。逆流交換（countercurrentexchange）兩并列管道內(nèi)液體相反流動，液體逆流過程中溶質(zhì)或熱量可單向交換。逆流倍增（countercurrentmultipliers）。由于逆流交換作用，管中溶質(zhì)濃度或熱量沿管長軸成倍遞增兔腎小管不同部分的通透性

腎小管水Na+尿素升支粗段不易通透主動重吸收不易通透Cl-繼發(fā)主動吸收升支細(xì)段不易通透易通透中等通透降支細(xì)段易通透不易通透不易通透遠(yuǎn)曲小管有ADH易通透主動重吸收不易通透集合管有ADH易通透主動重吸收皮質(zhì)和外髓部不易通透,內(nèi)髓易通透（二）腎髓質(zhì)滲透壓梯度形成機制1.外髓滲透壓梯度由升支粗段NaCl主動重吸收造成的。2.內(nèi)髓滲透壓梯度主要由NaCl和尿素形成。（1）髓袢降支細(xì)段對尿素和Na+不通透，水易通透。水被滲透壓“抽吸”出來,小管液NaCl升高，到降支頂點達(dá)最高值。（2）髓袢升支細(xì)段對水不通透，對Na+通透性高，小管液向皮質(zhì)流動時，Na+

被動擴(kuò)散到內(nèi)髓，使內(nèi)髓滲透壓提高。（3）在ADH作用下，遠(yuǎn)曲小管和集合管對水重吸收，小管液中尿素濃度升高。（4）內(nèi)髓集合管對尿素通透性大，尿素順濃度差向管周擴(kuò)散，內(nèi)髓尿素濃度增高，滲透壓升高。（5）升支細(xì)段對尿素通透性中等，尿素可進(jìn)入升支細(xì)段，經(jīng)遠(yuǎn)曲小管和外髓集合管回到內(nèi)髓集合管，再擴(kuò)散到組織間液，形成尿素再循環(huán)。髓袢升支粗段對NaCl主動重吸收是髓質(zhì)滲透壓梯度建立的原動力，而尿素和NaCl是建立髓質(zhì)滲透壓梯度的主要溶質(zhì)直小血管保持腎髓質(zhì)高滲中的作用直小血管降、升支存在逆流交換。內(nèi)髓NaCl和尿素擴(kuò)散到降支中，水滲出到組織間液。升支內(nèi)NaCl和尿素順濃差擴(kuò)散到組織間液，并再進(jìn)入降支，形成循環(huán)。使腎髓質(zhì)溶質(zhì)不被大量帶走，把組織間液中多余水返回體循環(huán)，以維持腎髓質(zhì)滲透梯度腎內(nèi)自身調(diào)節(jié)

一（一）小管液中溶質(zhì)的濃度小管液溶質(zhì)形成的滲透壓，可對抗腎小管水的重吸收。臨床上使用不被腎小管重吸收的藥物如甘露醇，以增加腎小管滲透壓，妨礙水重吸收，達(dá)到利尿目的，稱為滲透性利尿（osmoticdiuresis）。（二）球-管平衡（glomerulotubularbalance）。近端小管Na+和水的重吸收率始終占濾過液65～70%。生理意義是使尿中溶質(zhì)和水不致因腎小球濾過率增減而出現(xiàn)大幅度變動。機制：腎血流量不變而腎小球濾過率增加時，進(jìn)入近端小管毛細(xì)血管的血量減少，血壓下降而膠體滲透壓升高，Na+和水重吸收增加，重吸收率仍為65～70%二、腎交感神經(jīng)的調(diào)節(jié)

腎交感神經(jīng)興奮時末梢釋放去甲腎上腺素，作用于近端小管和髓袢細(xì)胞膜上α1受體，使出、入球小動脈收縮，后者比前者收縮更明顯，還刺激球旁細(xì)胞分泌腎素，因而可增加Na+、Cl-和水的重吸收。三、體液調(diào)節(jié)1.抗利尿激素（antidiuretichormone，ADH）由下丘腦視上核和室旁核細(xì)胞分泌，可增加遠(yuǎn)曲小管和集合管對水通透性，促進(jìn)水重吸收，使尿量減少；還增加髓袢升支粗段重吸收NaCl和內(nèi)髓集合管對尿素的通透性，提高腎髓質(zhì)滲透濃度，有利于尿液濃縮。

抗利尿激素可與遠(yuǎn)曲小管和集合管管周膜上V2受體結(jié)合，激活腺苷酸環(huán)化酶，使細(xì)胞內(nèi)cAMP增加，激活蛋白激酶A，增加管腔膜上的水孔蛋白，提高對水通透性，促進(jìn)水重吸收?？估蚣に厝狈r，管腔膜上水通道消失，對水不通透。

抗利尿激素分泌調(diào)節(jié)（1）血漿晶體滲透壓視上核有滲透壓感受器，血漿晶體滲透壓升高時，ADH釋放增加，遠(yuǎn)曲小管和集合管對水重吸收增加，尿量減少；反之，大量飲水后，血漿晶體滲透壓降低，ADH釋放減少，遠(yuǎn)曲小管、集合管對水重吸收減少，尿量增多。

大量飲清水后尿量增加的現(xiàn)象，稱水利尿（waterdiuresis）。

（2）血容量血量過多刺激心房和大靜脈容量感受器，沖動沿迷走神經(jīng)到達(dá)下丘腦，抑制ADH釋放，引起利尿；反之，變化相反。（3）動脈血壓改變血壓升高刺激頸動脈竇壓力感受器，抑制抗利尿激素釋放（4）其它2.腎素-血管緊張素-醛固酮系統(tǒng)腎素球旁細(xì)胞分泌，將血管緊張素原降解成血管緊張素I（10肽）。再在肺轉(zhuǎn)換酶作用下，降解成血管緊張素Ⅱ（8肽）強烈縮血管和促醛固酮分泌。醛固酮由腎上腺皮質(zhì)球狀帶分泌。與遠(yuǎn)曲小管和集合管胞漿內(nèi)受體結(jié)合后進(jìn)入細(xì)胞核，調(diào)節(jié)mRNA轉(zhuǎn)錄,合成醛固酮誘導(dǎo)蛋白。增加管腔膜Na+通道數(shù)量和線粒體ATP生成；增加Na+、水重吸收和K+分泌。醛固酮促進(jìn)遠(yuǎn)曲小管和集合管重吸收Na+和分泌K+，由于Na+重吸收時伴水的重吸收，所以有排K+、保Na+、保水作用。腎素-血管緊張素-醛固酮系統(tǒng)活動增強以及高血K+、低血Na+均可促進(jìn)醛固酮的分泌。腎素分泌調(diào)節(jié)入球小動脈處牽張感受器血壓下降和血流量減少時，對小動脈壁牽張減弱；另一是致密斑感受器,腎小球濾過率減少，濾過Na+減少，激活致密斑感受器，兩者均使腎素釋放增加。

交感神經(jīng)興奮時腎素釋放增加。腎上腺素和去甲腎上腺素也直接刺激球旁細(xì)胞，增加腎素分泌。3.心房鈉尿肽心房鈉尿肽（atrialnatriureticprptide，ANP）是心房肌合成的激素，有較強促進(jìn)排NaCl和排水作用。機制包括：①抑制集合管對NaCl重吸收；②使入球小動脈和出球小動脈（尤其是前者）舒張，增加腎血漿流量和腎小球濾過率；③抑制腎素、醛固酮和抗利尿激素分泌。清除率（clearance，C）指兩腎在單位時間（每分鐘）內(nèi)，能將多少毫升血漿中所含的某種物質(zhì)完全清除，這個被完全消除了某物質(zhì)的血漿毫升數(shù)，就稱為該物質(zhì)的清除率。一、清除率的概念和計算方法血漿中某物質(zhì)濃度P，尿中該物質(zhì)濃度U，每分鐘尿量V。因為尿中該物質(zhì)均來自血漿，P·C＝U·V即C＝U·V/P。靜脈注射菊粉后，血漿濃度為lmg/100ml，此時受試者尿量1ml/min，尿中菊粉濃度為125mg/100ml菊粉清除率＝125mg/100ml·1ml/min)/lmg/100ml＝125ml/min即腎臟每分鐘能把125ml血漿中所含的菊粉完全清除出去。葡萄糖的清除率為0，尿素為70ml/min，對氨基馬尿酸為660ml/min。清除率反映腎對不同物質(zhì)的清除能力。二、測定清除率的意義（一）測定腎小球濾過率某物質(zhì)可由腎小球自由濾過，而不能被腎小管重吸收和分泌，則U·V＝F·P，F(xiàn)＝U·V/P＝C，其清除率等于腎小球濾過率。菊粉和內(nèi)生肌酐清除率125ml/min，是腎小球濾過率。（二）測定腎血流量某物質(zhì)經(jīng)過腎臟循環(huán)后，通過濾過和分泌可被完全清除出去，該物質(zhì)每