生理学 第八章 尿的生成与排出

生理学 第八章《尿的生成与排出》

生理学第八章 尿的生成与排出

• 概述
  • 排泄的概念和途径
    • 概念
      • 是指机体将体内物质代谢的终产物、进入机体内环境的异物以及过剩的物质，经血液循环由不同排泄器官排出体外的过程。
    • 途径
      • 肾，消化系统，肺（呼吸），皮肤
  • 肾的基本功能
    • 概念
      • 肾是机体内最重要的排泄器官，也是维持和调节机体内环境稳态的重要器官。
    • 功能
      • 泌尿功能
        • 排泄
          • 代谢终产物、进入体内过剩物质及异物等
        • 调节水，电解质和酸碱平衡
      • 内分泌功能
        • 肾素-调节动脉血压
        • 促红细胞生成素-促进红细胞的生成
        • 1α-羟化酶-调节钙的吸收和血钙水平
        • 激肽和前列腺素-调节局部或全身血管活动
  • 尿生成的过程
    • 肾小球的滤过
    • 肾小管和集合管的重吸收
    • 肾小管和集合管的分泌
• 肾的功能解剖和肾血流量
  • 肾的功能解剖
    • 肾脏的功能单位（肾单位）
      • 肾单位
        • 概念
          • 尿生成的基本结构与功能单位，由肾小体和肾小管构成。
        • 分类
          • 肾小体
            • 肾小球
              • 毛细血管球
            • 肾小囊
              • 脏层，囊腔，壁层
          • 肾小管
            • 近曲小管
            • 髓袢降支粗段
            • 近端小管
            • 髓袢降支细段
            • 髓袢升支细段
            • 髓袢升支粗段
            • 髓袢
            • 远曲小管
            • 远端小管
      • 集合管
        • 远曲小管与集合管相连接。集合管不在肾单位内
      • 皮质肾单位和近髓肾单位
        • 皮质肾单位
          • 数量多（85%～90%）;肾小体体积较小;髓袢长度短;动脉口径A入:A出=2:1;出球小动脉形成小血管为管周毛细血管
        • 近髓肾单位
          • 数量少（10%～15%）;肾小体体积较大;髓袢长度长;动脉口径A入:A出=1:1;出球小动脉形成小血管为管周毛细血管+直小血管
    • 球旁器
      • 分类
        • 球旁细胞
          • 内含分泌颗粒，可分泌肾素
        • 致密斑
          • 可感受小管液中Na+的变化，调节肾素释放，管-球反馈信号转导中起关键作用
        • 球外系膜细胞
          • 吞噬和收缩功能
    • 肾的神经支配
      • 肾交感神经
        • 去甲肾上激素
          • 肾动脉
            • 肾血流量，肾小球滤过率
          • 肾小管
            • 肾小管的重吸收
          • 球旁细胞
            • 肾素的释放
      • 一般认为肾脏无副交感神经末梢分布
    • 肾脏的血液供应及肾血流量的特点
      • 供应
        • 肾动脉
          • 小叶间动脉
          • 叶间动脉
          • 弓形动脉
          • 出球小动脉→肾小管毛细血管网，U型直小血管 入球小动脉→肾小球毛细血管网。
      • 特点
        • 血流量大
          • 1200mL/min，肾脏重量占体重0.5％，而流量占心输出量20～25％，有利于大量血浆滤过。
        • 供血分布不匀
          • 肾皮质∶外髓部∶内髓=94％∶5％∶1％
        • 形成两套毛细血管网（3种）
          • 肾小球毛细血管网：血压较高，可达45~50mmHg，有利于肾小球的滤过
          • 肾小管毛细血管网：血压较低，血浆胶体渗透压高，有利于肾小管的重吸收
          • U形直小血管：在肾髓质渗透压梯度的维持中起重要作用。
  • 肾血流量
    • 肾血流量的自身调节
      • 概念
        • 在没有外来神经、体液影响的情况下，当动脉血压在一定范围内变动时，肾血流量能保持恒定的现象。
      • 作用
        • 当肾动脉压发生升降变化时，肾血流量维持恒定，从而保持肾小球滤过率的稳定。
      • 肌源学说
      • 管━球反馈
        • 小管液流量变化调节肾血流量和肾小球滤过率
    • 肾血流量的神经和体液调节
      • 体液调节
        • 收缩肾血管的因素
          • 肾上腺素、去甲肾上腺素、血管升压素、血管紧张素Ⅱ，内皮素，腺苷
        • 舒张肾血管的因素
          • NO、前列腺素、缓激肽
      • 神经调节
        • NE，α受体结合
      • 在紧急情况下，全身血液将重新分配（移缓济急）
• 肾小球的滤过功能
  • 肾小球的滤过作用
    • 肾小球滤过液的成分
      • 原尿=血浆的超滤液
      • 蛋白质少
    • 肾小球滤过三要素
      • 滤过膜（结构基础）
        • 机械屏障→分子大小选择性过滤器→“小通大阻”
        • 电学屏障→电荷性质选择性过滤器→“正通负阻”
      • 有效滤过压（滤过动力）
        • 有效滤过压=（毛细血管血压+组织液胶体渗透压）－（血浆胶体渗透压+组织液静水压）
        • 促进滤出的动力-对抗滤出的阻力
        • 有效滤过压=毛细血管血压-（血浆胶体渗透压+囊内压）
        • 滤过只在入球小动脉以后的一段毛细血管进行； 滤过平衡的位置决定着毛细血管滤过的长度。
      • 肾血浆（原料）
        • 血流量大→血浆流量大
  • 肾小球滤过的评价指标
    • 肾小球滤过率（GFR）
      • 概念
        • 单位时间内，每分钟两肾生成的超滤液量
      • GFR=125ml/min =180L/d
    • 滤过分数（FF）
      • 概念
        • 肾小球滤过率与每分钟肾血浆流量的百分比。
      • FF=GFR/肾血浆流量*100% =125/660=19%
  • 影响肾小球滤过的因素
    • 绪论（思考方向）
      • 滤过三要素
    • 肾小球毛细血管滤过系数
      • 概念
        • 在单位有效滤过压的驱动下，单位时间内通过滤过膜的滤液量。
      • 面积
        • 肾小球肾炎→毛细血管腔狭窄或阻塞→滤过面积↓→GFR↓→尿量↓
      • 通透性
        • 肾炎→免疫反应蛋白分解酶释放→滤过膜孔、裂↑→血尿
        • 炎性肾病→带负电荷的糖蛋白减少或消失→滤过膜通透性↑→蛋白尿
    • 有效滤过压
      • 肾小球Cap血压-血浆胶体渗透压-囊内压=有效滤过压→GFR→尿量
    • 肾血浆流量
      • 肾血浆流量升高，肾小球滤过率升高。
• 肾小管和集合管的物质转运功能
  • 绪论
    • 原尿和终尿
      • 量
        • 终尿为原尿的1%。
      • 质
        • 重吸收
          • 蛋白质，葡萄糖
        • 分泌
          • k+,肌酐，氨
    • 重吸收作用
      • 概念
        • 小管液中的成分通过肾小管上皮细胞的转运进入管周毛细血管对过程
      • 包括
        • 99%H2O，全部葡萄糖、氨基酸，部分Na+、Ca2+和尿素等
    • 分泌作用
      • 概念
        • 指肾小管上皮细胞将细胞生成的或血液中的物质转运到小管液的过程
      • 包括
        • 肌酐、H+、K+、氨等
  • 肾小管与集合管中物质转运的方式
    • 肾小管与集合管的重吸收特点
      • 对小管液中不同的溶质进行选择性重吸收
        • ①全部被重吸收（100%）：葡萄糖、氨基酸； ②大部分被重吸收（99%）：水、电解质，如Na＋、k＋、Ｃl－、HCO3－等； ③小部分被重吸收：尿素； ④完全不被重吸收：肌酐、尿酸。
      • 重吸收的差异性
        • 近端小管
          • 重吸收能力大，重吸收物质种类多，是肾小管重吸收的主要部位。
        • 髓袢
          • 对水和NaCl的通透性不同，重吸收量与尿浓缩机制有关。
        • 远曲小管和集合管
          • （可调节）
            • 对水和NaCl重吸收分别受到血管升压素和醛固酮的调节。
      • 重吸收的有限性
        • 如葡萄糖的重吸收。
    • 物质转运的方式
      • 细胞旁途径转运
        • 物质通过上皮细胞之间的连接部位的途径转运
      • 跨细胞途径转运
        • 物质进入上皮细胞再移出上皮细胞的途径转运
          • 被动转运
            • 单纯扩散
              • 水，尿素
            • 易化扩散
              • 经载体
                • AA,G
              • 经通道
                • Na+,k+,cl-,Ca2+
            • 渗透
          • 主动转运
            • 原发性主动转运
              • Na+-K+泵
            • 继发性主动转运
              • 同向
                • Na+-G（或aa） Na+-K+-2Cl-
              • 逆向
                • Na+-H+
  • 不同物质在各段肾小管和集合管的重吸收
    • Na+、Cl-和水的重吸收
      • 近端小管 重吸收65-70%NaCl和水
        • 近端小管前半段
          • Na+（跨细胞途径2/3） 管腔膜Na+-G、AA同向转运（多）Na+-H+逆向转（少） 管周膜Na+-K+泵
          • 水的重吸收依赖渗透压
          • 无Cl-吸收，小管液中Cl-被浓缩
          • Na+属于主动重吸收，是近端小管 重吸收各种溶质和水的主要驱动力
        • 近端小管后半段
          • 小管液中Cl-浓度比细胞间隙中浓度高20-40%，小管液中为负电位，Cl-顺电化学梯度经紧密连接由小管液中进入细胞间隙
          • 小管液正离子相对增多，造成管内外电位差，Na+顺电位梯度通过细胞旁途径进入细胞间隙
          • Na+（1/3）、Cl-属于被动重吸收
      • 水的重吸收
        • 水随溶质重吸收而重吸收，近端小管中物质的重吸收为等渗重吸收，小管液为等渗液。
        • 髓袢对Na+、Cl-和水的重吸收
          • 重吸收20%NaCl、15%水
            • 细段
              • 降支→Na+不易通透，水高通透，水重吸收（渗透） 升支→Na+和Cl-易通透，水不通透，NaCl重吸收（顺浓度差）
            • 升支粗段
              • Na+和Cl-易通透，水不通透，Na+-K+-2Cl-同向转运体，主动重吸收NaCl细胞旁途径被动重吸收Na+（顺电位差）
            • ①降支细段对Na+不通透 ②水盐重吸收分离是尿的浓缩和稀释的重要基础
        • 远曲小管和集合管对Na+、Cl-和水的重吸收
          • 远曲小管始段
            • Na+易通透，水不通透。Na+-Cl-同向转运体，主动重吸收NaCl
          • 远曲小管后段和集合管
            • Na+泵维持细胞内低浓度，Na+通道进入细胞旁途径被动重吸收Cl-
          • ①Na+重吸收主要受醛固酮的调节 ②水的重吸收取决于集合管主细胞对水的通透性，主要受ADH的调节
        • 水的重吸收率99%
          • 70%在近端小管重吸收；15%在髓袢重吸收； 剩余在远曲小管和集合管重吸收。
        • 水的重吸收是被动的，通过渗透的方式完成。
          • 近端小管对水的重吸收→必需性重吸收 远端小管和集合管→调节性重吸收
    • HCO3-的重吸收和H+的分泌
      • 80%在近端小管完成，要有H+分泌，HCO3-的重吸收与H+-Na+交换呈正相关。HCO3-是以CO2的形式重吸收与Na+一起转运回血；
      • 意义：实现排酸保碱，维持体内酸碱平衡
      • H+的分泌
        • 近端小管（主）
          • H＋-Na＋交换（主）、质子泵（H+-ATP酶）
        • 远曲小管、集合管
          • 闰细胞主动分泌H+ 质子泵（H+-ATP酶、H＋-K＋-ATP酶）
        • 酸化尿液， 排酸保碱， 促进NH3分泌
    • NH3和NH4+的分泌与H+和HCO3-的转运的关系
      • 近端小管，远端小管
        • 以NH4+形式与Na+交换进入小管液（主）；以NH3形式单纯扩散进入小管液
      • 集合管
        • 以NH3形式单纯扩散进入小管液
      • 分泌NH3促进排H+，也促进了HCO3-的重吸收，促进排酸获碱，维持机体酸碱平衡。
    • K+的重吸收和分泌
      • 重吸收
        • 65-70%在近端小管重吸收，25-30%在髓袢重吸收。重吸收比例固定，主动重吸收
      • 分泌
        • 尿中排出的K+主要由远曲小管和集合管分泌
        • 动力
          • 顺浓度梯度，顺电位梯度
        • 刺激K+分泌的因素
          • 小管液流量增高（冲刷、降低小管液钾离子浓度）
          • 小管腔负电位增高
          • 血钾升高时促进K+的分泌 ①管腔膜对K+的通透性升高 ②Na+泵活动加强，胞内K+浓度升高 ③刺激醛固酮分泌，保钠排钾
          • 醛固酮分泌增加
      • 关系
        • 先有Na+的重吸收，才有K+的分泌。
    • 葡萄糖和氨基酸的重吸收
      • 部位
        • 仅限于近端小管(尤其前半段)
      • 方式
        • 继发性主动重吸收
          • 管腔膜：Na+-G/AA同向转运体
          • 管周膜：顺浓度差通过载体易化扩散小管上皮细胞内
      • 氨基酸重吸收特点
        • 葡萄糖重吸收的具有一定的限度(可能与转运载体的数目有限有关)
      • 肾糖阈
        • 尿中开始出现葡萄糖糖时的血糖浓度。180mg/100mL
      • 葡萄糖最大转运率
        • 全部肾小管对每分钟能吸收的葡萄糖的最大量。 成人男性375mg(2.68mmol)/min 成人女性300mg(1.67mmol)/min
  • 影响肾小管和集合管重吸收与分泌的因素
    • 小管液中溶质的浓度
      • 若小管液中溶质浓度增大，肾小管内外渗透压差减小，对水的重吸收减少尿量增加。这种利尿现象称为渗透性利尿。
        • 糖尿病患者多尿，并且尿中含有糖。临床上常使用甘露醇或山梨醇等，以利尿和消肿。
    • 球-管平衡
      • 概念
        • 近端小管的重吸收率与肾小球滤过率之间存在着平衡的关系。正常情况时无论肾小球滤过率增多或减少，近端小管呈定比重吸收，该段小管重吸收率始终占肾小球滤过率的65％-70％，这种定比关系称为球-管平衡。
      • 意义
        • 使终尿量及溶质不致因肾小球滤过率的增减而出现大幅度波动。
• 尿的排放
  • 输尿管的运动
    • 输尿管与肾盂连接处的平滑肌细胞有自律性，可产生规则的蠕动波（1～5次/分），其推进速度为2～3cm/s，将尿液送入膀胱。肾盂中尿量越多，自动节律越高，蠕动增强
  • 膀胱和尿道的神经支配
    • 盆神经 膀胱充胀感觉 膀胱逼尿肌收缩、膀胱内括约肌舒张→促排尿
    • 腹下神经 传导膀胱痛觉 膀胱逼尿肌松弛、膀胱内括约肌收缩→阻止排尿
    • 阴部神经 传导尿道感觉 尿道外括约肌收缩→阻止排尿（受意识和反射控制）
  • 排尿反射
    • 排尿反射是一种脊髓反射，但脑的高级中枢可抑制或者加强其反射过程，故正常机体的排尿过程受意识控制。
  • 排尿异常
    • 无张力膀胱：膀胱的传入神经受损，膀胱充盈时不能反射性引起张力增加，故膀胱充盈膨胀，膀胱壁张力下降。当膀胱过度充盈时，可发生溢性尿失禁
    • 尿潴留：支配膀胱的传出神经（盆神经）或骶段脊髓受损，排尿反射也不能发生，膀胱变得松弛扩张，大量尿液滞留在膀胱内
    • 尿失禁：高位脊髓受损，不能得到高位中枢的控制，发生在脊髓休克恢复后
    • 溢流性尿失禁：在脊髓休克期间，由于骶段脊髓排尿中枢处于休克状态，排尿反射消失
    • 小儿夜间遗尿：小儿大脑发育未完善，对初级中枢的控制能力较弱，所以小儿排尿次数多，且易发生夜间遗尿现象，排尿活动受意识控制较弱
• 清除率（自学）
  • 清除率的概念及其计算方法
    • 概念
      • 指两肾在单位时间（一般用每分钟，min）内能将一定毫升血浆中所含的某些物质完全清除出去，这个能完全清除某物质的血浆毫升数就称为该物质的清除率（ml/min）。
    • C=U×V/P
  • 测定清除率的意义
    • 测定肾小球滤过率
    • 测定肾血浆流量、滤过分数和肾血流量
    • 推测肾小管的功能
    • 自由水清除率
• 尿生成的调节
  • 神经调节（肾交感神经）
    • 肾交感神经兴奋时主要释放去甲肾上腺素
      • 通过激活血管平滑肌α受体，引起肾血管收缩（入球A＞ 出球A）,肾血流量减少，GFR下降。
      • 通过激活β受体，促进球旁细胞释放肾素，激活肾素-血 管紧张素-醛固酮系统，增加肾小管对水和NaCl的重吸收，尿量减少。
      • 直接刺激近端小管（主）和髓袢对Na+、Cl-、水的重吸收。
  • 体液调节
    • 血管升压素（VP）/抗利尿激素（ADH）
      • 来源
        • 下丘脑视上核（主）和室旁核神经元胞体合成，经下丘脑垂体束运输到神经垂体储存。
      • 受体
        • V1：分布在血管平滑肌上，ADH通过作用于V1受体，引起体循环小动脉收缩，包括深小动脉的收缩 V2：分布在集合管主细胞基侧膜
      • 作用
        • 提高集合管上皮细胞水通道的表达，促进水的重吸收，使尿液浓缩、尿量减少
      • 影响ADH分泌的主要因素
        • 血浆晶渗压（最重要）
          • 水利尿━大量饮用清水引起尿量增多的现象
        • 循环血量
        • 疼痛、窒息、应激刺激、低血糖和血管紧张素Ⅱ→ADH↑→尿量↓ 烟碱和吗啡→ADH↑→尿量↓ 乙醇→ADH↓→尿量↑
    • 肾素-血管紧张素-醛固酮系统
      • 肾素
        • 来源
          • 球旁细胞合成
        • 作用
          • 催化血浆中的血管紧张素原转变为血管紧张素Ⅰ，启动RAAS。
        • 调节
          • 肾内机制
          • 神经机制
          • 体液机制
      • AngⅡ调节尿生成的功能
        • 生理浓度时促进Na+的重吸收
        • 对GFR的影响
        • 入球小动脉AngⅡ→血管平滑肌生成PGI2和NO↑→扩展血管→减弱AngⅡ的缩血管作用
      • 醛固酮的功能
        • 醛固酮主要作用于肾远曲小管和集合管的上皮细胞，增加K+的排泄和增加Na+、水的重吸收，保钠排钾
        • 影响醛固酮分泌的因素
          • 血Na+和血K+浓度
          • 肾素-血管紧张素-醛固酮系统
    • 心房钠尿肽（ANP）
      • 来源
        • 心房肌细胞
      • 影响因素
        • 心房壁受牵拉：血量过多、头低足高位、中心静脉压升高、身体浸入水中等
      • 作用
        • 抑制肾小管和集合管对Na+重吸收；抑制肾素、醛固酮和ADH的分泌；使出球小动脉、尤其是入球小动脉舒张，增加肾血浆流量和肾小球滤过率。 有较强的利尿、利钠作用，使血容量减少，降低血压
  • 尿生成调节的生理意义
    • 在保持机体水平衡中的作用 在保持机体电解质平衡中的作用 在维持机体酸碱平衡中的作用
• 尿液的浓缩和稀释
  • 尿液的浓缩机制
    • 绪论
      • 关键在于对溶质和水吸收的比例关系
      • 水重吸收的两个必要因素
        • 肾小管内外渗透压差
        • 肾小管特别是集合管对水通透性
      • 肾髓质间液为高渗，具有明显的渗透浓度梯度。
        • 皮质部：组织液渗透压＝血浆渗透压 髓质部：组织液渗透压﹥血浆渗透压 乳头部：组织液渗透压是血浆渗透压的4倍
    • 肾髓质间质渗透浓度梯度的形成
      • 逆流倍增机制
        • 髓袢和集合管的结构排列
        • 髓袢和集合管各段对谁和溶质的通透性和重吸收不同
          • 髓袢升支粗段（外髓）
            • 髓袢升支粗段管腔膜有Na+-K+-Cl-同向转运体→主动重吸收Na+和Cl-，对水不通透→NaCl进入组织间液，髓质渗透压↑，上低下高
              • 盐出—外髓质高渗
          • 远曲小管始段
            • 远曲小管通过Na+-Cl-同向转运体对NaCl进行重吸收→对水不通透→小管液的渗透浓度降至最低
              • 小管液的渗透浓度降至最低
          • 外髓集合管（外髓）
            • 髓袢升支粗段对NaCl的重吸收形成外髓组织间隙的渗透梯度→ADH存在时外髓集合管对水有通透性，对尿素不通透→小管液中水被大量重吸收，尿素浓度逐渐增高
              • 水出—尿素浓缩
                • 外髓部：NaCl主动重吸收
          • 内髓部集合管（内髓）
            • 对尿素高度通透→小管液中尿素浓度高于内髓部组织间隙→尿素由小管液向组织间隙扩散→组织间液尿素浓度升高，使内髓部组织间隙渗透浓度增加
              • 尿素出-内髓高
                • 内髓质：NaCl被动重吸收、尿素再循环
          • 髓袢细段（内髓）
            • 降支细段
              • 水出，尿素入
            • 升支细段
              • 盐出-内髓高渗
          • 形成肾髓质高渗梯度的前提
            • 各段肾小管对水、尿素、NaCl通透性不同
      • 直小血管的逆流交换作用对肾髓质高渗的维持
        • 直小血管呈U形，平行于髓袢，管壁对水和溶质通透性高
        • 升降支
          • 降支
            • 任一平面血浆渗透压＜髓质 ☞水出、尿素和NaCl进
          • 升支
            • 任一平面血浆渗透压＞髓质☞水入、尿素和NaCl出
        • 机制
          • 血液流动速度较快
          • 胶体渗透压较高
          • 血压较低
    • 抗利尿激素促进集合管水的重吸收，浓缩尿液
      • 主要发生在集合管
      • 动力
        • 肾髓质高渗梯度
      • 通透性
        • 集合管对水通透性（ADH）
          • ADH是决定集合管上皮细胞对水通透性的关键激素
      • 浓缩机制
        • ADH存在时，集合管对水的通透性增加，小管液中的水进入高渗的肾髓质组织间液，形成浓缩尿。
        • 小管液的溶质被重吸收而水不易被重吸收→低渗尿
  • 尿液的稀释机制
    • 主要发生在集合管
    • ADH的释放被抑制，集合管对水的通透性降低，水重吸收减少，继续重吸收NaCl，尿量增加，形成低渗尿，尿液被稀释。
    • 小管液的溶质被重吸收而水不易被重吸收→低渗尿
  • 影响尿液浓缩和稀释的因素
    • 肾髓质渗透压梯度
      • 髓袢结构的完整性
        • 逆流倍增的重要基础，髓质钙化、萎缩或髓质纤维化等
      • NaCl的主动重吸收
        • 肾髓质高渗形成的关键
      • 尿素浓度
        • 营养不良,蛋白质摄入不足→尿素生成量↓髓质高渗梯度↓→尿液的浓缩能力↓
        • 老年人蛋白质代谢率降低,尿浓缩机能也会减弱。
        • 吃高蛋白可控制尿量多勤上厕所，维持高渗并促进尿液浓缩
    • 直小血管血流量和血流速度对髓质高渗维持的影响
      • 血流量增加和血流速度加快，逆流交换作用减弱，带走较多的溶质； 血流量减少和血流速度减慢，水分不能及时带走，渗透压梯度不易维持。 高血压早期直小血管血流过快，多尿
    • 影响集合管对水通透性的因素
      • ADH↑→集合管对水通透性↑→远曲小管、集合管对水重吸收↑→尿液浓缩 ADH↓→集合管对水通透性↓→远曲小管、集合管对水重吸收↓→尿液稀释 （尿崩症：真性尿崩症和肾源性尿崩症）