1、第八章第八章 尿的生成尿的生成南京医科大学南京医科大学 生理学系生理学系水的摄入水的摄入：饮水、进食水的排出水的排出：1、不感失水（呼吸器官、皮 肤）：400-600 ml 2、出汗：变化很大 3、粪便：100 ml 4、肾脏排尿：保持水的稳态 肾脏的功能肾脏的功能1、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,erythropoietin,kinins,1,25-dihydroxycholecalciferol,PG24 h尿量尿量正常:1000-2000ml(1500ml)多尿：超过2500ml（长期）少尿:100-500ml 无尿:少于100ml 肾的
2、解剖结构图肾的解剖结构图肾单位示意图肾单位示意图 肾小球(毛细血管球)肾小体 肾小囊 近曲小管 肾单位 近端小管 髓袢降支粗段 髓袢降支细段 肾小管 髓袢细段 髓袢升支细段 髓袢升支粗段 远端小管 远曲小管肾的功能解剖肾的功能解剖一、肾单位一、肾单位 肾单位是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）肾单位的构成皮质肾单位皮质肾单位(cortical nephron)：90%，主要位于肾皮质的浅层和中层，其肾小球体积较小，髓袢甚短，所含肾素较多。与尿液的生成、肾素的产生关系较大。近 髓 肾 单 位近 髓 肾 单 位(j u x t a m e d
3、 u l l a r y nephron)：10%，位于靠近髓质的肾皮质深层，其肾小球体积较大，髓袢甚长，所含肾素较少，在尿液的浓缩与稀释过程中起重要作用。（二）皮质肾单位和近髓肾单位（二）皮质肾单位和近髓肾单位三、近球小体三、近球小体(juxtaglomerular apparatus)1.致密斑致密斑(macula densa)：远曲小管的始段紧靠近球细胞处，小管管壁上皮细胞密集而呈高柱状。感受小管液Na+量的变化，调节近球细胞对肾素的释放。2.颗粒细胞（近球细胞颗粒细胞（近球细胞,juxtaglomerular cell）：入球小动脉中层内的肌上皮样细胞，能合成、贮存和分泌肾素。3.系膜
4、细胞系膜细胞（间质细胞）间质细胞）：入球小动脉和出球小动脉之间的一群细胞。管球反馈管球反馈(tubulo-glomerular feedback)致密斑能感受髓袢升支粗段内小管液的成分变化的信息并传送至该肾单位近球细胞，调节肾素的释放和肾小球滤过率。（三）滤过膜（三）滤过膜 肾小球滤过膜由3层结构组成：内层为毛细血管的内皮细胞层；中间层为基膜层；外层为肾小囊的脏层的上皮细胞层。毛细血管内皮细胞有许多小孔，称窗孔，基膜含有微细纤维网，对滤过膜的通透性起决定性作用。肾小囊脏层的上皮细胞的各足状突起之间有许多裂隙，称裂孔，是滤过作用的最后屏障。滤过膜的结构特点由三层结构组成：由三层结构组成：毛细血管
5、内皮细胞层毛细血管内皮细胞层 基膜层基膜层 肾小囊上皮细胞层肾小囊上皮细胞层机械屏障：物质分子大小的选择通透性机械屏障：物质分子大小的选择通透性电学屏障：滤过膜上覆盖带负电荷的唾液酸糖电学屏障：滤过膜上覆盖带负电荷的唾液酸糖蛋白，限制带负电荷的大分子滤过。蛋白，限制带负电荷的大分子滤过。机械屏障：机械屏障：1、cap孔：孔：50100nm 2、基膜：、基膜：48nm 3、足细胞：、足细胞：414nm （红细胞（红细胞7um、白蛋白、白蛋白3.6nm）1200ml/min，占心输出量的1/4。皮质 94%肾动脉由腹主动脉垂直分出，进入肾脏后要经过两次毛细血管网，肾小球毛细血管网压力较高，有利于肾
6、小球的滤过机能。肾小管周围毛细血管网压力较低，有利于肾小管的重吸收。四、肾的血管分布四、肾的血管分布肾脏功能的研究方法肾脏功能的研究方法一、肾清除率的测定一、肾清除率的测定（一）血浆清除率的概念和计算方法（一）血浆清除率的概念和计算方法 血浆清除率（C）是指肾脏在每分钟内中尿排出的某物质的量，相当于每分钟有多少毫升血浆将该物质完全清除。这个每分钟的血浆毫升数称为该物质的血浆清除率血浆清除率(renal clearance)。具体计算需要测量3个数值：U尿中某物质的浓度，mg100ml V每分钟尿量,mlmin P血浆某物质的浓度，mg100ml 因为尿中该物质均来自血浆，所以VU=PC，即C=
7、UV/P (ml/min)1.肾小球滤过率肾小球滤过率(GFR)的测定的测定 若某物质可由肾小球自由滤过，但既不被肾小管重吸收，也不被分泌，则该物质的血浆清除率就可代表肾小球滤过率。肾小球滤过率。设每分钟尿量为V，尿中该物质的浓度为U，血浆中该物质的浓度为P，肾小球滤过率为F。则VU=FP 即F=VU/P=C 菊糖菊糖(inulin)符合这些条件，它的血浆清除率就是肾小球的滤过率。菊糖的血浆清除率为125ml/min，所以，肾小球滤过率为125ml/min。内生肌酐清除率接近GFR,不够准确（肾小管能分泌少量肌酐，也有少量重吸收）。（二）测定血浆清除率的意义若某物质通过肾循环一周后，通过肾小球
8、滤过和肾小管分泌即可被肾完全清除，即肾静脉中该物质的浓度为零，则该物质的血浆清除率就可代表肾血浆流量肾血浆流量(renal plasma flow)(renal plasma flow)。设每分钟尿量为V，尿中此物质浓度为U，血浆中此物质浓度为P，肾血浆流量为X，则VU=PX，X=UV/P=C。对氨基马尿酸(paraaminohippuric acid)静脉注射后，若血浆浓度较低，流经肾循环一周时几乎被肾脏完全清除。故可通过测定对氨基马尿酸的血浆清除率求得肾血浆流量。对氨基马尿酸的血浆清除率平均为660 m1min，亦即肾的血浆流量，若血浆量占全血量的55(红细胞比容45%),则肾血流量为66
9、0 X100/551200mlmin。上述方法测得的是肾泌尿部分的血浆流量和血流量，因此又称为肾有肾有效血浆流量效血浆流量和肾有效血流量肾有效血流量。.肾血流量的测定肾血流量的测定 血浆清除率小于125mlmin者（如尿素为70ml/min）一般表示它在滤过后被重吸收，血浆清除率大于125ml/min者一般表示肾小管定能分泌该物质。3.对肾小管功能的推测对肾小管功能的推测（一）微穿刺（一）微穿刺(micropuncture):(micropuncture):测小管液内各种物质浓度。（二）微灌流（二）微灌流(microperfusion)(microperfusion)：推测肾小管对小管液中各种
10、物质的转运情况。（三）细胞内微电极记录（三）细胞内微电极记录(intracellular microelectrode(intracellular microelectrode recordings)recordings)：研究各种带电荷物质的转运机制。（四）膜片钳（四）膜片钳(patch clamp)(patch clamp)：研究各种离子通道。（五）分子生物学（五）分子生物学（molecular biology)molecular biology)技术技术二、微穿刺和微灌流技术二、微穿刺和微灌流技术五、肾的神经支配五、肾的神经支配（一）中枢至肾的传出神经纤维：（一）中枢至肾的传出神经纤维：
11、肾交感神经：末梢释放去甲肾上腺素。使肾血管收缩，还可促使肾素释放。（二）肾的传入神经（二）肾的传入神经 肾-肾反射：一侧肾的传入神经活动可影响另一侧肾神经的放电，从而改变对侧肾脏的活动。血液经过肾小球毛细血管时，血浆中的水和小分子溶质，包括少量分子量较小的血浆蛋白，可以滤入肾小囊的囊腔而形成滤过液。用微穿刺法实验证明，肾小球的滤过液就是血浆的超滤液超滤液(ultrafiltration)。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(glomerular filtration rate，GFR)单位时间内单位时间内(每分钟每分钟)两肾生成的超滤液量两肾生成的超滤液量glomerul
12、ar filtration rate，GFR。125 m1min，180 L/Day。肾小球滤过率和肾血浆流量的比值肾小球滤过率和肾血浆流量的比值滤过分数滤过分数(filtration fraction,FF)。经测算，肾血浆流量为660 m1min，所以滤过分数为；125660100%19。表明流。表明流经肾的血浆约有经肾的血浆约有1/5由肾小球滤出到囊腔中。由肾小球滤出到囊腔中。一、决定肾小球滤过的因素一、决定肾小球滤过的因素（一）滤过膜及其通透性（一）滤过膜及其通透性1.滤过面积滤过面积：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。2.
13、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：分子量69000(直径8 nm)不能滤过（球蛋白、纤维蛋白原）白蛋白分子量=69000，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。肾小球肾炎：滤过膜上带负电肾小球肾炎：滤过膜上带负电荷的糖蛋白减少或消失，荷的糖蛋白减少或消失，白蛋白滤过量比正常时增加，从而出现蛋白尿。蛋白尿。（二）有效滤过压（二）有效滤过压(effective filtration pressur
14、e)肾小球滤过的动力肾小球滤过的动力:有效滤过压，取决于滤过膜两侧各种力量的代数和。有效滤过压有效滤过压=跨毛细血管静水压差跨毛细血管静水压差(P)跨毛细血管胶体渗透压差跨毛细血管胶体渗透压差()肾小球毛细血管血压一肾小球毛细血管血压一(血浆胶体渗透压十肾小囊内血浆胶体渗透压十肾小囊内压压)由肾小球毛细血管的入球端到出球端血压下降不多，两端的血压几乎相等。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。大鼠：在入球端，有效滤过压6.0-(3.3+1.3)1.4 kPa(滤过)在出球端，有效滤过压6.0-(4.7+1.3)0 kPa
15、 (无滤过)在血液流经肾小球毛细血管时，由于不断生成滤过液，血液中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，就达到滤过压平衡状态滤过压平衡状态(filtration pressure equilibrium)，滤过便停止了。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。.有效滤过压有效滤过压 尿量()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 由于肾血流量具有自身调节机制，动脉血压于1
16、0.724.0kPa(80180mmHg)范围内变动时，肾小球毛细血管血压维持稳定，从而使肾小球滤过率基本保持不变。动脉血压10.7 kPa(80mmHg)肾小球毛细血管血压 有效滤过压 肾小球滤过率。动脉血压6.5 kPa(50mmH8)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。（三）影响肾小球滤过的因素（三）影响肾小球滤过的因素 ()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()血浆胶体渗透压血浆胶体渗透压全身血浆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 .滤过系数滤过系数(Kf
17、)=滤过膜的有效通透性系数(k)滤过膜面积(s)()滤过膜通透性：滤过膜通透性：肾小球肾炎：滤过膜通透性白蛋白滤过量蛋白尿()滤过膜面积：滤过膜面积：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。肾小球血浆流量肾小球毛细血管内血浆胶体渗透压上升速度滤过平衡靠近出球小动脉端有效滤过压和滤过面积(具有滤过作用的毛细血管段)肾小球滤过率。相反，肾小球血浆流量肾小球滤过率。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 (一一)自身调节：自身调节：动脉血压于10.724.0kPa(80180mmHg)范围内变动时，
18、肾血流量保持相对稳定，从而肾小球滤过率保持相对稳定。该现象在去神经支配的肾或离体肾均存在，说明为自身调节。三、肾血流量和肾小球滤过率的调节三、肾血流量和肾小球滤过率的调节(一一)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动脉压血管平滑肌舒张(二二)管球反馈（肾小管肾小球反馈，管球反馈（肾小管肾小球反馈，tubulo-glomerular feedback）肾血流量和肾小球滤过率到达远曲小管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（肾素血管紧张素、前列腺素、腺苷
19、、NO等？）肾血流量和肾小球滤过率恢复至正常。（二）神经体液调节（二）神经体液调节1.神经调节神经调节：肾交感神经应急状态(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、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。肾小管与集合管的转运功能肾小管与集合管的转运功能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。原尿：180 L/Day终尿：1.5 L/Day99重吸收排出体外1、被动转运、被动转
20、运(passive transport)单纯扩散单纯扩散易化扩散易化扩散渗透渗透：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：当水分子重吸收时，有些溶质随水分子一起转运。一、肾小管和集合管中物质转运的方式一、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:所需消耗的能量由ATP水解直接提供。如钠泵(sodium pump)、氢泵(质子泵，proton pump)。继发性主动转运继发性主动转运:所需的能量不是直接来自Na泵，而是来自其他溶质顺电化学梯度转运时释放的能量。释放的这些能量归根到底也是来自Na泵。联
21、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(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跨细胞转运途径细胞旁转运途径跨细胞转运途径细胞旁转运途径二、肾小管、集合管中各种物质的转运二、肾小管、集合管中各种物质的转运（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70%被重吸收(1)Na+、Cl-的重吸收的重吸收：近球
22、小管起始段：HCO、葡萄糖、氨基酸一起重吸收（同向转运），Na+H+逆向转运。Cl不被重吸收；近球小管后段：主要与Cl一起被重吸收。Na+-H+、Cl-HCO逆向转运。(2)水的重吸收：近球小管中Na+和Cl等物质的重吸收在上皮两侧产生渗透浓度梯度，使水分子以渗透方式被重吸收。2.髓袢髓袢：Na+、Cl和水20%在髓袢被重吸收 Na+、Cl的重吸收主要在髓袢升支粗段进行。哇巴因(ouabain)抑制Na+泵后，Cl的转运也受阻，说明Na+泵是Cl重吸收的重要因素。Na+、Cl的重吸收依靠髓袢升支粗段电中性的Na+-K+-2Cl同向转运同向转运体体。髓袢升支粗段对水不通透，水在髓袢降支细段以渗透
23、方式被重吸收。呋喃苯胺酸呋喃苯胺酸(furosemide,速尿)抑制Na+-K+-2Cl同向转运体，从而抑制Na+、Cl的重吸收，干扰尿的浓缩机制，导致利尿。Na+、Cl在髓袢升支粗段的重吸收3.远球小管和集合管：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%）。远球小管和集合管对水和盐的转运是可被调节的。水的重吸收主要受抗利尿激素（antidiuretic hormone,ADH,血管升压素）调节，而Na和K的转运主要受醛固酮(aldosterone)调节。远球小管起始段：对水不通透。Na+-Cl同向转运进入细胞，细胞内Na+由钠泵转运到细胞
24、间隙，Cl经Cl通道进入细胞间隙。远球小管后段和集合管：存在水孔蛋白远球小管后段和集合管：存在水孔蛋白(aquaporin,AQP)。管腔侧有AQP-2，基底膜侧有AQP-和AQP-，AQP-是血管升压素诱导的水通道(vasopressin-inducible water channel)，其开放受血管升压素控制其开放受血管升压素控制。主细胞(principal cell)：基底膜侧的钠泵将Na+转运到细胞间隙，细胞内Na+，小管液Na+中经通道进入细胞。闰细胞(intercalated cell)：顶端膜分泌H+进入小管液（与酸碱平衡有关）。(二）二）K+的重吸收和分泌的重吸收和分泌 K的重
25、吸收：近球小管70%，髓袢20%，远球小管和集合管受调节。K的分泌：近球小管和髓袢不分泌，远球小管和集合管K的分泌受调节。尿中K+的排泄量视K+的摄入量而定,高钾饮食可排出大量的钾，低钾饮食则尿中排钾量少，使机体的钾摄入量与排出量保持平衡，维持机体K+浓度的相对恒定。在远球小管和集合管的基底侧膜上Na+泵将细胞内Na+泵出细胞，将细胞外K+泵入细胞，导致细胞内高的K+浓度，细胞内的K+顺浓度梯度经K+通道进入小管液(K+的分泌)。(三三)Ca2+的重吸收的重吸收近球小管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
26、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 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。尿路感染或结石：尿频、尿急、尿痛（膀胱刺激症）（膀胱刺激症）。尿潞留尿潞留(urine retention)：膀胱中尿液充盈过多而不能排出，脊髓骶段上方损伤引起脊休克(spinal shock)。尿失禁尿失禁(incontinence)：脊髓髓受损，初级中枢与大脑皮层失去功能联系，排尿失去意识控制。
