1、南京医科大学南京医科大学 生理学系生理学系朱国庆朱国庆水的动态平衡水的动态平衡水的摄入水的摄入：饮水、进食水的排出水的排出：1.肾脏排尿：保持水的稳态 2.不感失水（呼吸器官、皮肤）：400-600 ml 3、出汗：变化很大4.粪便：100 mlKidney1.肾小球的滤过肾小球的滤过(filtration)2.肾小管和集合管的重吸收肾小管和集合管的重吸收(reabsorption)3.肾小管和集合管的分泌肾小管和集合管的分泌(secretion)Urine FormationFunction of kidney1、排泄代谢尾产物2、调节水、电解质和酸碱平衡3、产生多种生物活性物质：renin
2、erythropoietinkinins1,25-dihydroxycholecalciferol,PGUrine volume in 24 h正常：正常：1000-2000ml(1500ml)少尿：少尿：100-500ml无尿：少于无尿：少于100ml多尿：超过多尿：超过2500ml（长期）（长期）第一节第一节 肾的功能解剖和肾血流量肾的功能解剖和肾血流量一、肾的功能解剖一、肾的功能解剖 肾单位（nephron）肾脏的基本功能单位 共有170-240万个 由肾小体和肾小管组成（一）肾单位的构成（一）肾单位的构成cortical nephron(皮质肾单位皮质肾单位)90%，肾皮质的浅层和中层
3、，肾小球体积小，髓袢短，含肾素较多。与尿液生成、肾素生成关系较大。juxtamedullary nephron(近髓肾单位近髓肾单位)10%，靠近髓质的肾皮质深层，肾小球体积大，髓袢长，含肾素较少，在尿液的浓缩与稀释过程中起重要作用。皮质肾单位和近髓肾单位皮质肾单位和近髓肾单位（二）球旁器（二）球旁器(juxtaglomerular apparatus)1.致密斑致密斑(macula densa)：远曲小管始段靠近球旁细胞。感受小管液NaCl含量的变化，调节球旁细胞对肾素的释放。2.颗粒细胞（球旁细胞颗粒细胞（球旁细胞,juxtaglomerular cell）：入球小动脉中层内的肌上皮样细胞
4、，能合成、贮存和分泌肾素。3.球外系膜细胞球外系膜细胞（extraglomerular menangial cell）（三）滤过膜（三）滤过膜（filtration membrane）Capillary endothelial cellBasement membranePodocyte and foot process Filtration membrane毛细血管内皮细胞有许多小孔窗孔（fenestration)基膜含有微细纤维网，对滤过膜的通透性起决定性作用肾小囊脏层上皮细胞的足状突起间有许多裂隙裂孔（slit)滤过膜通透性滤过膜通透性(1)与被滤过物质分子大小有关与被滤过物质分子大小有关
5、：分子有效半径4.2 nm(分子量69000)不能滤过如球蛋白和纤维蛋白原。分子有效半径2.0 nm可自由滤过，如葡萄糖。白蛋白分子有效半径为3.6 nm，因带负电荷，滤液中浓度极低。(2)与被滤过物质所带电荷有关与被滤过物质所带电荷有关 滤过膜各层含有许多带负电荷的物质，主要为糖蛋白。这些带负电荷的物质排斥带负电荷的血浆蛋白，限制它们的滤过。（四）肾脏的神经支配和血管分布（四）肾脏的神经支配和血管分布Renal sympathetic nerve 末梢释放去甲肾末梢释放去甲肾上腺素，促使肾血上腺素，促使肾血管收缩和肾素释放。管收缩和肾素释放。肾的血管分布肾的血管分布 肾动脉分支进入肾脏后要经
6、过两次毛细血管网。肾小球毛细血管肾小球毛细血管网压力较高，有利于肾小球的滤过。肾小管周围毛细血管网压力较低，网压力较高，有利于肾小球的滤过。肾小管周围毛细血管网压力较低，有利于肾小管的重吸收。有利于肾小管的重吸收。Blood supply of cortical nephron and juxtamedullary nephron血流量大：1200ml/min，占心输出量的1/4供血不均：皮质94%，外髓部5%，1%内髓部耗氧量大：占基础耗氧量10%二、肾血流量的特点及其调节二、肾血流量的特点及其调节动脉血压于10.724.0kPa(80180mmHg)范围内变动时，肾血流量保持相对稳定，从而
7、肾小球滤过率保持相对稳定。在去神经支配的肾或离体肾均存在，说明为自身调节。（一）肾血流量的自身调节（一）肾血流量的自身调节1.肌源性机制（肌源性机制（myogenic mechanism)入球小动脉平滑肌的舒缩与跨壁压直接相关。动脉压血管平滑肌收缩血流阻力动脉压血管平滑肌舒张血流阻力2.管球反馈（管球反馈（tubuloglomerular feedback，TGF）肾素血管紧张素、前列腺素、腺苷、NO等？肾血流量和肾小球滤过率到达致密斑的小管液流量致密斑感受到Na+、K+、Cl-的转运速率并发出信息入球小动脉和出球小动脉收缩肾血流量和肾小球滤过率恢复（二）肾血流量的神经体液调节（二）肾血流量的
8、神经体液调节1.神经调节：renal sympathetic nerve,norepinephrine,receptor 应急状态(反射)肾交感神经兴奋肾血管收缩肾血流量 有利于活动器官和重要器官得到较多的血液供应（血液重分配）。.体液调节体液调节肾上腺素、去甲肾上腺素、血管紧张素II、升压素、内皮素肾血管收缩。前列腺素、一氧化氮、缓激肽肾血管舒张。Figure Question 血液流经肾小球毛细血管时，除蛋白质分子以外的血浆成分被滤过进入肾小囊腔而形成超滤液超滤液(ultrafiltration)。可用微穿刺法证明。第二节第二节 肾小球的滤过功能肾小球的滤过功能肾小球滤过率肾小球滤过率(g
9、lomerular filtration rate，GFR)Glomerular filtration rate(GFR)单位时间内(每分钟)两肾生成的超滤液量。125 m1min，180 L/Day。Filtration fraction(滤过分数,FF)肾小球滤过率和肾血浆流量的比值。Renal plasma flow(肾血浆流量,RPF)660 m1min。FF为125660100%19。流经肾的血浆约有1/5由肾小球滤出到囊腔中。一、有效滤过压一、有效滤过压(effective filtration pressure)肾小球滤过的动力肾小球滤过的动力:有效滤过压有效滤过压有效滤过压促进
10、滤过的动力与阻碍滤过的阻力的代数和促进滤过的动力与阻碍滤过的阻力的代数和 由肾小球毛细血管入球端到出球端血压下降不多，两端血压几乎相等。肾小球毛细血管血压较高的原因：.入球小动脉粗短，阻力小 .毛细血管直接发出，流入容易 .出球小动脉细长，阻力大Plasma colloid osmotic pressure 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逐渐血浆胶体渗透压随之有效滤过压逐渐。当有效滤过压下降到零时，达到滤过平衡滤过平衡 (filtration equilibrium)，滤过就停止。Effective filtration pressure有效滤过压肾小球毛细血管血压一有效
11、滤过压肾小球毛细血管血压一(血浆胶体渗透压十肾小囊内压血浆胶体渗透压十肾小囊内压)大鼠：入球端：入球端：有效滤过压6.0-(3.3+1.3)1.4 kPa (滤过滤过)出球端：出球端：有效滤过压6.0-(4.7+1.3)0 kPa (无滤过无滤过)二、影响肾小球滤过的因素二、影响肾小球滤过的因素有效滤过压有效滤过压滤过系数滤过系数肾血浆流量肾血浆流量Effective filtration pressureFiltration coefficient(Kf)Renal plasma flow有效滤过压 尿量 有效滤过压肾小球毛细血管血压一有效滤过压肾小球毛细血管血压一 (血浆胶体渗透压十肾小囊
12、内压血浆胶体渗透压十肾小囊内压)动脉血压：80180 mmHg，肾小球毛细血管血压维持稳定，肾小球滤过率保持不变（自身调节）。动脉血压80 mmHg 肾小球毛细血管血压 有效滤过压 肾小球滤过率。动脉血压50 mmHg 肾小球滤过率降到零无尿。高血压病晚期：入球小动脉硬化缩小 肾小球毛细血管血压明显降低肾小球滤过率减少少尿。(一一)肾小球毛细血管血压肾小球毛细血管血压 有效滤过压 尿量 入球小动脉硬化缩小 肾小球毛细血管血压明显降低肾小球滤过率减少少尿。高血压病晚期高血压病晚期 (二二)囊内压囊内压 肾盂或输尿管结石、肿瘤阻塞管腔囊内压 有效滤过压(三三)血浆胶体渗透压血浆胶体渗透压 全身血浆
13、蛋白浓度或静脉快速注入生理盐水血浆胶体渗透压 有效滤过压 肾小球滤过率（四）肾血浆流量（四）肾血浆流量不是肾小球毛细血管全段都有滤过作用，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，有效滤过的毛细血管长度就越短，有效滤过压和面积就越小，肾小球滤过率就低。肾小球血浆流量肾小球血浆流量肾小球毛细血管内血浆胶体渗肾小球毛细血管内血浆胶体渗透压上升速度透压上升速度滤过平衡靠近出球小动脉端滤过平衡靠近出球小动脉端有效滤有效滤过压和滤过面积过压和滤过面积(具有滤过作用的毛细血管段具有滤过作用的毛细血管段)肾肾小球滤过率小球滤过率。严重缺氧、中毒性休克：交感神经兴奋肾血流量和
14、肾血浆流量肾小球滤过率。肾小球血浆流量肾小球血浆流量（五）滤过系数（五）滤过系数 滤过系数=滤过膜的有效通透性系数滤过膜面积 Kfks()滤过膜通透性 肾小球肾炎：滤过膜上带负电荷的糖蛋白减少或消失滤过膜通透性白蛋白滤过量蛋白尿()滤过膜面积：1.5 m2 急性肾小球肾炎：肾小球毛细血管管腔变窄或阻塞有效滤过面积肾小球滤过率少尿或无尿。Summary The three basic renal processes are glomerular filtration,tubular reabsorption,and tubular secretion.Urine formation begins
15、 with glomerular filtration,which is driven by the hydrostatic pressure in the glomerular capillaries and is opposed by both the hydrostatic pressure in Bowmans space and the osmotic force due to the proteins in the glomerular capillary plasma.Glomerular filtrate is approximately 180L/d,and contains
16、 all plasma substances other than proteins and substances bound to protein.第三节第三节 肾小管与集合管的物质转运功能肾小管与集合管的物质转运功能原尿：180 L/Day终尿：1.5 L/Day99重吸收排出体外Reabsorption and Secretion 重吸收重吸收肾小管和集合管上皮将小管液中水分和溶质重新转运回血液 分泌分泌上皮细胞本身产生的物质或血液中的物质转运至小管液肾小管与集合管的物质转运功能肾小管与集合管的物质转运功能1、被动转运、被动转运(passive transport)单纯扩散单纯扩散易化扩
17、散易化扩散渗透渗透(osmosis)：水分子从渗透压低的一侧向渗透压高的一侧移动。溶剂拖曳溶剂拖曳(solvent drag)：当水分子重吸收时，有些溶质随水分子一起转运。一、一、肾小管和集合管中物质转运的方式肾小管和集合管中物质转运的方式2、主动转运、主动转运(active transport)原发性主动转运：原发性主动转运：钠泵(sodium pump)、质子泵(proton pump)。继发性主动转运：继发性主动转运：Na-葡萄糖同向转运。联合转运联合转运(coupled transport)同向转运同向转运(symport)：如Na+和葡萄糖、Na+和氨基酸同向转运。逆向转运逆向转运(
18、antiport)：如Na+和H+、Na+和K+逆向转运。3、入胞、入胞(endocytosis)物质通过肾小管上皮转运的途径物质通过肾小管上皮转运的途径Transcellular pathway跨细胞转运途径跨细胞转运途径Paracellular pathway细胞旁转运途径细胞旁转运途径二、肾小管、集合管中各种物质的重吸收和分泌二、肾小管、集合管中各种物质的重吸收和分泌（一）（一）Na+、Cl-和水的重吸收和水的重吸收:99%被重吸收.近球小管近球小管 Na+、Cl、K+、Ca2+、水、水70%被重吸收被重吸收管腔膜：管腔膜：Na+-葡萄糖同向转运，Na+-氨基酸同向转运，Na+-H+逆向
19、转运。Na+顺浓度差、葡萄糖和氨基酸逆浓度差进入细胞内。H进入小管液（分泌），HCO3被重吸收，Cl不被重吸收。基底膜：基底膜：细胞内葡萄糖、氨基酸顺浓度差进入血液循环（易化扩散）细胞内Na通过Na-K+泵主动转运到细胞外液。近球小管前半段近球小管前半段近球小管后半段近球小管后半段 Na+-H+交换，Cl-HCO逆向转运。Cl进入细胞内，经基底膜K-Cl同向转运体至细胞间隙，再进入血液。由于近球小管前半段重吸收水而不重吸收Cl，小管液Cl升高，Cl顺浓度差进入细胞间隙，形成电位差，Na+顺电位差进入细胞间隙。Na+、葡萄糖和氨基酸进入细胞间隙细胞间隙中渗透压 小管液中水进入细胞间隙（渗透）细胞
20、间隙静水压（紧密连接）Na、水进入毛细血管（重吸收）近球小管对水的重吸收近球小管对水的重吸收2.2.髓袢髓袢 20%NaCl和水在髓袢被重吸收。Na+、Cl的重吸收主要在髓袢升支粗段进行，依靠管腔膜上电中性的Na+-K+-2Cl同向转运体。同向转运体。哇巴因哇巴因(ouabain)抑制Na+泵后，Na+和Cl的重吸收均减少。水在髓袢升支粗段不通透，在髓袢降支细段以渗透方式重吸收。呋喃苯胺酸呋喃苯胺酸(furosemide,速尿速尿)抑制抑制Na+-K+-2Cl同向转运体，从而抑同向转运体，从而抑制制Na+、Cl的重吸收，干扰尿的浓缩机制，导致利尿。的重吸收，干扰尿的浓缩机制，导致利尿。3.远球
21、小管和集合管远球小管和集合管 Na+、Cl和水10%在远球小管和集合管被重吸收（远球小管：7%；集合管：3%）水的重吸收主要受抗利尿激素（antidiuretic hormone,ADH）调节 Na的重吸收主要受醛固酮(aldosterone)调节远球小管始段远球小管始段 对水不通透 Na+-Cl-同向转运进入细胞（主动）细胞内Na+由钠泵转运到细胞间隙 Cl-经Cl-通道进入细胞间隙 噻嗪类(thiazide)利尿剂如双氢克尿噻(hydrochlorothiazide)抑制Na+-Cl-同向转运远球小管后段和集合管远球小管后段和集合管主细胞主细胞(principal cell)：基底膜的钠泵
22、将Na+转运到细胞间隙，细胞内Na+，小管液Na+中经通道进入细胞。集合管对水的重吸收量取决于集合管主细胞对水的通透性。水孔蛋白水孔蛋白(aquaporin,AQP)。管腔侧有AQP-2，基底膜侧有AQP-和AQP-，AQP-决定上皮决定上皮对水的通透性，受对水的通透性，受ADH控制控制。闰细胞闰细胞(intercalated cell)：分泌H+（与酸碱平衡有关）酸碱平衡酸碱平衡 挥发性酸：CO2经肺排出非挥发性酸（硫酸、盐酸）：缓冲系统作用下生成相应钠盐和CO2，需消耗HCO3-肾：重吸收HCO3-和分泌H+；分泌氨(二二)HCO3的重吸收和的重吸收和H+的分泌的分泌HCO3-的重吸收的重
23、吸收以以CO2形式，碳酸酐酶形式，碳酸酐酶(carbonic anhydrase,CA)催化催化几乎全部重吸收，几乎全部重吸收，80%在近球小管在近球小管碳酸酐酶抑制剂乙酰唑胺(acetazolamide)可抑制H+的分泌H+的分泌的分泌近球小管：近球小管：Na+-H+逆向转运（继发性主动转运）远曲小管和集合管：远曲小管和集合管：质子泵（H+-ATP酶），H+-K+-ATP酶（逆向转运）（三）（三）NH3的分泌与的分泌与H、HCO3转运的关系转运的关系1分子谷氨酰胺生成2个NH4+和2个HCO3-（谷氨酰胺酶催化）谷氨酰胺酶是生成NH4+的限速酶NH4+NH3+H，动态平衡通过Na-H转运体进
24、入小管液（NH4+代替H）NH3单纯扩散到小管液，与H+结合成NH4+，以铵盐形式排出每排出1个NH4+，就有1个HCO3-重吸收回血（四）（四）K K+的重吸收和分泌的重吸收和分泌K K排出量取决于：排出量取决于：滤过量重吸收量分泌量，为主K K的重吸收部位：的重吸收部位：近球小管70%髓袢2530%远球小管和集合管受调节K K+的分泌的分泌近球小管和髓袢不分泌K+远球小管和集合管主细胞分泌远球小管和集合管主细胞分泌K K，受醛固酮调节，受醛固酮调节细胞内钾高，管腔膜对K通透，K顺浓度差进入小管液H-K ATP酶：H-K交换（细胞外液浓度低时起作用）刺激主细胞分泌刺激主细胞分泌K K+的因素
25、的因素细胞外液细胞外液K+浓度浓度 刺激Na+-K+ATP酶，细胞内K+浓度升高 增加管腔膜对K+的通透性 刺激肾上腺皮质分泌醛固酮醛固酮醛固酮小管液流量小管液流量利尿剂利尿剂小管液流量小管液流量KK+的分泌的分泌(五五)Ca2+的重吸收和排泄的重吸收和排泄近球小管70%髓袢20%远球小管9%集合管400 ml膀 胱 壁 牵膀 胱 壁 牵张感受器张感受器盆神经盆神经脊髓腰骶脊髓腰骶段的初级段的初级排尿中枢排尿中枢大脑皮层大脑皮层尿意尿意盆神经盆神经(+)腹下神经腹下神经(-)膀胱逼尿肌收缩膀胱逼尿肌收缩膀胱内括约肌舒张膀胱内括约肌舒张尿液进入尿液进入后尿道后尿道阴部神经阴部神经(-)膀胱外括约
26、肌舒张膀胱外括约肌舒张后尿道壁感受器后尿道壁感受器(+)尿的排放尿的排放三、排尿异常三、排尿异常（abnormality of micturition)尿潴留尿潴留(urine retention)：膀胱中尿液充盈过多而不能排出，脊髓骶段或盆神经损伤。尿失禁尿失禁(incontinence)：脊髓受损，初级中枢与大脑皮层失去功能联系，排尿失去意识控制。尿路感染或结石：尿频、尿急、尿痛（膀胱刺激（膀胱刺激症）症）。遗尿遗尿（enuresis）大脑皮层等高位中枢对脊髓初级中枢施加易化或抑制性影响以控制排尿反射活动。小儿大脑发育未臻完善，对初级中枢的控制能力较弱，所以小儿排尿次数多，且易发生夜间遗尿遗尿现象。
