肾脏的排泄功能PPT课件.ppt

第八章 尿的生成和排出,第三节 肾小管和集合管的物质转运功能,第一节 肾的功能解剖和血液循环特征,第二节 肾小球的滤过功能,第四节 尿液的浓缩和稀释,第五节 尿生成的调节,第六节 清除率,第七节 尿的排放,肾脏是机体主要的排泄器官，它通过泌尿活动（生成和排出尿液）将机体代谢的终产物、进入机体的异物和有害物质、摄入的过剩物质排出体外，从而参与了机体水平衡、电解质平衡和酸碱平衡的调节，在维持机体内环境的相对恒定中发挥重要作用。尿液的生成包括肾小球的滤过、肾小管和集合管的重吸收、肾小管和集合管的分泌三个基本过程。,尿量及其变化：正常：1,500 mL/天左右多尿：2,500 mL/天 脱水少尿：100500 mL/天无尿：100 mL/天 尿毒症,第一节 肾脏的功能解剖和血液循环特征,肾脏：分为肾实质和肾盂两个部分。肾实质：分为皮质和髓质两个部分；外侧为皮质，内侧为髓质。皮质：富含血管，主要由肾小体和肾小管构成。髓质：血管较少，由1525个肾锥体构成；肾锥体的主要组织结构为肾小管。,尿液的生成部位和排出的路径：尿液在肾单位和集合管中生成，经集合管在肾乳头处开口进入肾小盏 肾大盏 肾盂、输尿管 膀胱 尿道 排出体外。,肾脏的结构（示肾锥体和肾单位）,肾锥体,肾单位,肾皮质,肾髓质,肾盂,一、肾脏的功能解剖,（一）肾单位和集合管,肾单位的构成：,肾单位：是肾的基本功能单位，有皮质肾单位和近髓肾单位两种类型；它们与集合管一道共同完成尿的生成过程。,集合管：不属于肾单位的组成部分，但其与远端小管的远曲小管相连，每一集合管又接受多条远曲小管，在尿液的生成过程当中，特别是在尿液的浓缩当中起重要作用。,肾小体,肾小球,肾小囊,肾小管,近球小管,髓襻细段,远球小管,髓襻升支细段,髓襻升支粗段,远曲小管,髓襻降支粗段,近曲小管,髓襻降支细段,肾小体,肾小管,集合管,肾单位的结构（也示集合管）,（二）皮质肾单位和近髓肾单位,按照肾单位在肾皮质中所处的位置不同，可将它们分为皮质和近髓两种肾单位，这两种肾单位在结构、血管供应和功能上均有不同。,皮质肾单位和近髓肾单位结构和功能的比较,一个肾单位的髓襻升支在进入肾皮质部之后，在其自身肾单位的入球小动脉和出球小动脉之间通过，并与肾小囊壁、入球和出球小动脉相互紧密接触，形成球旁器（近球小体）。,由球旁细胞（颗粒细胞）、致密斑和球外系膜细胞三部分组成。主要分布在皮质肾单位。,远曲小管,球外系膜 细胞,出球小动脉,致密斑,入球小动脉,球旁细胞,（三）球旁器（近球小体）,远曲小管,球旁细胞：入球小动脉中膜内的特殊分化的平滑肌细胞；能够合成、储存和分泌肾素。致密斑：髓襻升支粗段的远端部分与同一肾单位入球和出球小动脉接触处的一些高柱状上皮细胞；能够感受小管液中NaCl的含量变化，并将此信息传递给球旁细胞，从而调节球旁细胞的肾素释放。球外系膜细胞：入球小动脉、出球小动脉和致密斑之间的一群间质细胞群；具吞噬功能。,球旁器的作用：感受和传递小管液成分变化的信息，引起肾小球滤过率和肾素释放量的变化，这一过程称为管-球反馈。,球外系膜 细胞,致密斑,出球小动脉,入球小动脉,球旁细胞,（四）肾脏的神经支配,肾脏仅有交感神经的支配，没有副交感神经的支配。肾交感神经（主要起自于胸12至腰2脊髓节段）经腹腔神经丛支配肾动脉（尤其是入球小动脉和出球小动脉的平滑肌）、肾小管和球旁细胞。,肾交感神经通过释放去甲肾上腺素，调节肾血流量、肾小球滤过率、肾小管对Na+、Cl-等离子的重吸收和肾素的释放。肾脏的传入神经支配也是交感神经，经肾神经进入脊髓，并通过脊髓投射到中枢不同部位，参与血压和水盐平衡的调节。,血管分布和血流方向,（五）肾脏的血管供应,腹主动脉 肾动脉 叶间动脉 弓形动脉 小叶间动脉 入球小动脉 肾小球毛细血管网 出球小动脉 肾小管周围毛细血管网 小叶间静脉 弓形静脉 叶间静脉 肾静脉,肾小球毛细血管网：血压高（约60 mm Hg），可使液体快速地滤过，有利于肾小球发挥滤过功能。肾小管周围毛细血管网：血压低（约13 mm Hg），可使液体迅速地被重吸收，有利于肾小管发挥重吸收功能。,肾小管周围毛细血管网（peritubular capillaries）,肾小球毛细血管网,直小血管（vasa recta）,具有两套毛细血管网,肾血流量的特点血流量大：正常人安静时有1,200 ml/min的血液流过两肾，占心输出量的20%25%。血液分布不均匀：在肾血流量中，94%的血液供应肾皮质，5%供应外髓，1%供应内髓，即皮质的血流量 髓质的血流量，故肾血流量通常是指肾皮质血流量。肾血流量丰富的原因和意义：并不是肾脏营养和代谢的需要，而是其实现泌尿功能的需要，而肾皮质的血流量大于肾髓质，就是因为肾脏实现泌尿功能的肾单位均位于皮质。肾血流量的调节方式：自身调节、神经调节和体液调节。,二、肾血流量及其调节,当平均动脉压变动于80 180 mm Hg范围时，肾血流量保持相对的恒定。当平均动脉压变动在20 80 mm Hg范围内时，肾血流量成比例增加。当平均动脉压 180 mm Hg时，肾血流量相应地增加。,（一）肾血流量的自身调节,定义和调节作用的特点：不依赖于外来神经和体液因素的血流量调节，表现为肾血流量在一定的平均动脉压范围内保持相对恒定。,肌源学说：动脉血压 肾血管灌注压 入球小动脉平滑肌紧张性 血管收缩 血流阻力 血流量不随灌注压的升高而增加；反之亦然。当平均动脉压高于180 mm Hg和低于80 mm Hg 时 平滑肌的收缩和舒张均达到极限 自身调节不能维持 肾血流量自身调节功能丧失，血流量随血压变化而变化。,肾血流量自身调节的机制和意义,3.肾血流量自身调节的意义：使肾血流量与泌尿机能相互适应，以维持正常的泌尿功能。,管-球反馈学说：,远曲小管,球外系膜细胞,出球小动脉,致密斑,入球小动脉,球旁细胞,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 致密斑将此信息反馈至肾小球 肾小球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正常；反之亦然。,神经调节：肾交感神经活动 肾血管收缩 肾血流量。体液调节：肾上腺素、去甲肾上腺素、血管升压素、血管紧张素 肾血管收缩 肾血流量。前列腺素、NO、缓激肽 肾血管舒张 肾血流量。肾血流量神经和体液调节的意义：,（二）肾血流量的神经和体液调节及其意义,主要解决肾血流量与全身血液循环调节的相配合问题，即机体在紧急情况下（大出血、剧烈运动等），可通过神经和体液调节机制，减少肾的血流量，以保证心脏、脑等重要器官的血流供应。,第二节 肾小球的滤过功能,尿液需要经过肾脏的三个基本生理活动过程而最终形成：肾小球的滤过，形成肾小囊液（原尿），肾小管和集合管对小管液中物质的重吸收，肾小管和集合管的分泌。生成的尿液（终尿），经输尿管、膀胱和尿道排出体外，使血液得到净化。,肾小球的滤过,肾小管的重吸收和分泌,肾小球的滤过：当血流流经肾小球毛细血管时，血浆中的水和小分子溶质被滤过，进入肾小囊囊腔而形成滤过液（原尿），这是尿生成的第一步。,微穿刺实验证明：肾小球发生滤过时，血液中血细胞和大分子蛋白质不能通过肾小球滤过膜进入肾小囊，而肾小囊液中的各种晶体成分、渗透压和酸碱度均与血浆相似。因此，肾小囊滤过液是血浆的超滤液。,滤过分数（FF）：为GFR与肾血浆流量的比值。若肾血浆流量为660 ml/min，则 FF=125/660100%=19%，即：流经肾的血浆有1/5由肾小球滤出到囊腔中形成原尿。肾小球滤过率的大小取决于滤过系数（Kf，滤过膜的面积和通透性）和有效滤过压（PUF）两个因素，即GFR=Kf PUF。,肾小球滤过率（GFR）：单位时间（min）内两肾生成的超滤液量。GFR与体表面积成正比。,体表面积1.73 m2的正常男子，GFR=125 ml/min，即180 L/day。以全身血量4.5 L计算，每日滤过量是全身血量的40倍，即两肾每天净化全身血液40次。,内层：由毛细血管壁内皮细胞构成，膜上有直径50 100 nm的窗孔，可阻止血细胞通过，但血浆蛋白可以通过。中层：为水合凝胶微纤维网构成的非细胞性基膜，网孔直径4 8 nm，小于网孔直径的溶质分子可以通过，而血浆蛋白不能通过，是滤过膜的主要阻挡结构。外层：由肾小囊的上皮细胞构成。上皮细胞有很长的突起（称为足），突起相互交错对插，突起之间有裂隙膜，膜上有4 14 nm的小孔，是滤过膜的最后屏障，大分子的血浆蛋白质不能通过。,一、肾小球滤过膜及其通透性,肾小球毛细血管中的血浆经滤过作用进入肾小囊，滤过时要通过的结构为滤过膜，由内、中和外三层结构组成。,内层,中层,外层,水分子,带正电荷物质,葡萄糖,带负电荷物质,血浆蛋白,滤过膜对滤过分子具有机械和电学两重屏障作用，故被滤过物质通过滤过膜的能力取决于其分子的大小和所带的电荷。滤过膜的机械屏障作用：半径 4.2 nm的物质（如血浆蛋白），不能通过；半径2.0 nm 4.2 nm的物质，随其有效半径增加，滤过量逐渐降低。,红细胞,基 膜,毛细血管内皮,肾小囊上皮细胞,滤过膜的电学屏障作用：滤过膜各层含有许多带负电荷的物质（主要是糖蛋白），它们使带负电荷的溶质不容易滤过，而带正电荷的溶质容易滤过，中性溶质次之。,不同大小带和不同电荷的右旋糖苷通过滤过膜的比较,肾小球滤过的动力是有效滤过压，为四种压力的代数和，即：,二、有效滤过压,肾小球有效滤过压 肾小球毛细血管血压（血浆胶体渗透压肾 小囊内压）,肾小球有效滤过压=（肾小球毛细血管血压+囊内液体胶体渗透压）-（血浆胶体渗透压+肾小囊内压）,由于肾小囊内滤过液中的蛋白质浓度极低，由这些蛋白质形成的胶体渗透压可以忽略不计，故肾小球有效滤过压可以表示为：,毛细血管血压：到出球端下降不多，故其在入球端和出球端几乎相等。,血浆胶体渗透压：由于血液不断生成滤过液，而血浆蛋白不能滤出，故出球端压力高于入球端。,囊内压：在入球端和出球端不发生变化。,囊内液体胶体渗透压：因囊内蛋白质浓度极低，可忽略不计。,由于有效滤过压在入球端为正值，而在出球端为零，故在肾小球入球小动脉端有滤过，而在出球小动脉端滤过停止。,滤过平衡：由于血液流经肾小球毛细血管时不断生成滤过液，血液中血浆蛋白浓度逐渐增加，血浆胶体渗透压也随之升高，因而有效滤过压逐渐下降。当有效滤过压下降到零时，就达到了滤过平衡，此时滤过便停止。因此，在整个肾小球毛细血管中，只有入球小动脉到滤过平衡段才有滤过。滤过平衡越靠近入球小动脉，有效滤过的毛细血管长度越短，GFR越低；反正，滤过平衡越靠近出球小动脉，GFR越高。,入球端,出球端,滤过平衡点,面积：正常时，滤过面积稳定，两肾总滤过面积在1.5 m2以上。急性肾小球肾炎 肾小球毛细血管变窄或完全阻塞 有滤过功能的肾小球数量 有效滤过面积 GFR 少尿或无尿。通透性：正常时，滤过膜的通透性恒定。病理情况下 滤过膜上带负电荷的糖蛋白数量 带负电荷的蛋白滤过 蛋白尿 多尿。,三、影响肾小球滤过的因素,（一）滤过膜的面积和通透性,动脉血压：动脉血压80 180 mm Hg 由于肾血流量的自身调节机制，肾小球毛细血管血压和有效滤过压稳定 GFR稳定。动脉血压40 80 mm Hg 肾小球毛细血管血压 有效滤过压 GFR。,（二）肾小球毛细血管压 受到动脉血压、入球小动脉阻力和出球小动脉阻力三个因素的影响。,动脉血压 40 mm Hg 肾小球毛细血管血压严重 有效滤过压和GFR可下降到零 无尿。,出球小动脉口径减小，GFR升高：出球小动脉收缩 出球小动脉血管阻力 肾小球毛细血管血压 有效滤过压 GFR。,入球小动脉和出球小动脉的口径：,入球小动脉口径减小，GFR下降：入球小动脉收缩 入球小动脉血管阻力 肾小球毛细血管血流量，血压 有效滤过压 GFR。,入球或出球小动脉口径减小均降低肾血流量，但对肾小球滤过率的影响却不同：,（三）囊内压正常情况下保持稳定。输尿管结石、肿瘤压迫、输尿管阻塞 肾小囊内压 有效滤过压 GFR。（四）血浆胶体渗透压正常情况下变动不大。血浆蛋白浓度（如快速静脉输入大量生理盐水）血浆胶体渗透压 有效滤过压 GFR。（五）肾血浆流量主要影响滤过平衡的位置。肾血浆流量 肾小球毛细血管内血浆胶体渗透压上升速度 滤过平衡点向出球小动脉端偏移 GFR。缺氧、休克 交感神经兴奋性 肾血流量和肾血浆流量 GFR。,第三节 肾小管和集合管的转运功能,当肾小球滤过液（原尿）进入肾小管后，即成为小管液。由于肾小管和集合管具有重吸收和分泌的物质转运功能，因此，与原尿相比，终尿在质和量上都有很大的不同。重吸收：某些物质被肾小管上皮细胞选择性地从小管液中转运至血液的过程。分泌：某些物质被肾小管上皮细胞转运到小管液中，并进而进入管周毛细血管的过程。,终尿,滤过液,小管液,水被大量重吸收（原尿180 L/天 终尿1.5 L/天）。葡萄糖、氨基酸全部被重吸收。Na+、Cl-、碳酸、尿素部分被重吸收。肌苷、K+被分泌。,转运的方式：被动转运：包括单纯扩散（溶质顺电-化梯度的扩散）、易化扩散（葡萄糖和氨基酸）、渗透（水依渗透压梯度的移动）和溶剂拖曳（溶质随水分子一起被转运）。,肾小管和集合管的物质转运方式和途径,主动转运：包括原发性主动转运（Na+-K+泵、Ca2+泵等）和继发性主动转运（Na+-葡萄糖和Na+-氨基酸、Na+-K+-2Cl-的同向转运，以及Na+-H+和Na+-K+的逆向转运）。,由于在肾小管上皮细胞的管腔膜和基侧膜上分布的物质转运体不同，发生在上皮细胞上的物质转运途径是不同的。,管腔膜（顶端膜）,基侧膜,细胞旁转运途径：小管液中的溶质（如Na+、Cl-）和水通过小管上皮细胞间的紧密连接进入细胞间隙而被重吸收。跨细胞转运途径：小管液中的溶质通过管腔膜进入小管上皮细胞，再通过某种方式跨过基侧膜进入组织间隙。,转运的途径：,一、近端小管中的物质转运,近端小管是肾小管物质重吸收作用的最主要部分，在滤过液流过这一段肾小管时，滤过液中：67%的Na+、Cl-、K+和水被重吸收。85%的HCO3-被重吸收。全部的葡萄糖和氨基酸被重吸收。H+被分泌到肾小管中。重吸收的动力主要来自于上皮细胞基侧膜上的Na+泵。,肾小体,肾小管,集合管,近端小管,（一）近端小管对Na+、Cl-和水的重吸收,在近端小管前半段，Na+主要与葡萄糖、氨基酸一道被重吸收，动力来自于基侧膜上的Na+泵。在近端小管后半段，主要是Na+和Cl-的重吸收。随NaCl、葡萄糖和氨基酸等溶质重吸收，细胞间隙中的渗透压升高，水通过渗透作用经跨细胞途径和细胞旁途径而被重吸收。,Na+,H+,葡萄糖氨基酸,近端小管前半段的物质重吸收,Na+泵是此段肾小管物质重吸收的动力来源，它将Na+泵至细胞间隙，使胞内Na+浓度降低，胞内带负电。,近端小管前半段对Na+、Cl-和水的重吸收,Na+、葡萄糖和氨基酸由Na+-葡萄糖和Na+-氨基酸同向转运体转运至胞内。,进入胞内的葡萄糖和氨基酸被转运体转运到细胞间隙，并进入血液。,小管液中的Na+与胞内的H+由Na+-H+交换体逆向转运，使Na+进入胞内，H+分泌到小管液中。Na+继续被Na+泵转运到细胞间隙，而进入小管液中的H+将有利于小管液中的HCO2-的重吸收。,进入细胞间隙的Na+、葡萄糖和氨基酸使得细胞间隙的渗透压升高，水通过渗透作用进入细胞间隙，并进入血液。,前半段,后半段,近端小管前半段对水和HCO3-的重吸收均大于对Cl-的重吸收，使得Cl-在小管液中的浓度提高，这对近端小管后半段的Cl-被动重吸收有重要的意义。,H2O,近端小管后半段对Na+、Cl-和水的重吸收,Na+以Na+-H+逆向交换、Cl-以Cl-HCO3-逆向交换的形式转运进入细胞内完成重吸收。,进入细胞内的Na+通过主动转运、Cl-以K+-Cl-同向转运的方式进入细胞间隙，并进而进入血液。,由于进入近端小管后半段的Cl-比细胞间隙中的高20%40%，Cl-还可以顺浓度梯度经紧密连接进入细胞间隙被重吸收。Cl-进入细胞间隙又造成小管内的正电位，使小管液中的Na+得以顺电势梯度进入细胞间隙而被重吸收。,水随之通过渗透作用进入细胞间隙。,H2O,HCO3-是机体重要的碱储备，是H+的结合者，在机体酸碱平衡的保持中具有重要作用。,（二）近端小管对HCO3-的重吸收和H+的分泌,进入滤液中的NaHCO3解离成为Na+和HCO3-，Na+通过Na+-H+逆向交换进入细胞内，HCO3-留在小管液中。,HCO3-不易透过管腔膜，在小管液中与分泌的H+结合，生成H2CO3；后者在管腔膜上碳酸酐酶（CA）的作用下分解为水和CO2。,CO2通过管腔膜进入胞内，与水结合生成H2CO3；后者解离后，HCO3-与Na+同向转运进入细胞间隙，H+则通过Na+-H+交换分泌到小管液中。,肾小管重吸收HCO3-是以的CO2的方式，而不是以直接吸收HCO3-的方式进行的。肾小管每分泌一个H+，就重吸收回一个HCO3-和一个Na+，从而在机体的酸碱平衡中发挥重要作用。,H2O,（三）近端小管对K+的重吸收,肾小球滤过的K+，70在近端小管被重吸收入血；故尿液中的K+主要是远曲小管和集合管分泌的。近端小管对K+的重吸收是以主动转运的方式进行的（有的书上说：是通过细胞旁途径被动转运而重吸收的）。,（四）近端小管对Ca2+的重吸收,20%的Ca2+经跨细胞转运途径进入细胞间隙。由于肾小管上皮细胞内的Ca2+仅为小管液中的万分之一，而且胞内电位相对于小管液为负，故小管液中的Ca2+以依电-化梯度的方式，经顶端膜的Ca2+通道进入细胞，而后由Ca2+泵和Na+-Ca2+逆向转运（交换比率：3个Na+:1个Ca2+）进入细胞间隙。80%的Ca2+由溶剂拖曳方式经细胞旁转运途径进入细胞间隙。,（四）近端小管对葡萄糖的重吸收,葡萄糖在经过肾小管的时候全部被重吸收回血，而葡萄糖的重吸收部位仅限于近端小管，尤其是近端小管的前半段。重吸收的机制：属继发性主动转运，动力来自于基侧膜上的Na+泵。在近端小管顶端膜上由Na+-葡萄糖同向转运机制进入胞内，而后由基侧膜上的葡萄糖转运体转运入细胞间隙。,由于基侧膜上的葡萄糖转运体数量是有限的，近端小管对葡萄糖的转运有一定限度，可用三个指标来表示：肾糖阈：当血糖浓度达180 mg/100 ml时，部分肾小管对葡萄糖的吸收达到极限，尿中开始出现葡萄糖，此血糖浓度即被定义为肾糖阈。葡萄糖吸收极限量：全部肾小管对葡萄糖的吸收均达到极限时的血糖浓度，大约为300 mg/100 ml。葡萄糖的最大转运率：当血糖浓度达到葡萄糖吸收极限量时近球小管对葡萄糖的最大转运率，大约为375 mg/min。,（五）近端小管对其他物质的重吸收和分泌,氨基酸：重吸收机制与葡萄糖重吸收机制类似，是通过Na+-氨基酸转运体而实现的同向转运。HPO42+和SO42-：也是与Na+同向转运而被重吸收。蛋白质：进入滤液中的蛋白质被小管上皮细胞以吞饮作用而被重吸收。其他物质：体内的代谢产物和进入体内的某些物质（如青霉素、酚红和大多数的利尿药等）因与血浆蛋白结合而不能通过肾小球滤过，均在近端小管被主动分泌到小管液中而排出体外。,近端小管以后的肾小管是髓袢。滤过液在流经髓袢的时候，约有20%的NaCl和15%的水在其中被重吸收。髓袢由三个部分组成：降支细段、升支细段和升支粗段；它们的功能有很大差异，主要表现在水盐重吸收的分离。,二、髓袢中的物质转运,降支细段 对水有很大的通透性，对溶质的通透性很低，故水可跨降支细胞进入细胞间隙，直到小管液和细胞间隙液达到渗透平衡。,粗段：具有主动重吸收Na+的能力，也具有主动重吸收Cl-和K+的能力；约20%的Na+、Cl-和K+是在粗段被重吸收。同时，该段对Ca2+、Mg2+和HCO3-也具有重吸收能力。,升支细段和粗段：对水的通透性也很低，使水留在小管液中，从而造成小管液的低渗和周围组织液的高渗状态。,髓袢升支对水和盐重吸收分离的现象，在尿液的浓缩和稀释中具有重要的意义。,髄襻升支粗段的物质转运机制及Na+-2Cl-K+协同转运模型,基侧膜上的Na+泵是维持细胞内低Na+的动力，有助于Na+的重吸收。,管腔膜上的Na+-Cl-K+同向转运体将小管液中Na+、K+和Cl-同向转运（1:1:2）进入小管上皮细胞。,进入细胞的Na+通过基侧膜的Na+泵被泵至细胞间隙，Cl-依浓度梯度经Cl-通道进入细胞间隙，K+顺浓度梯度返回小管液，并使小管液呈正电位。,由K+返回小管液造成的小管液正电位，使小管液中的Na+、K+、Ca2+和Mg2+等正离子经细胞旁途径而被动重吸收。,水在髓袢升支粗段的通透性很低，从而形成水、盐重吸收的分离现象。,三、远端小管和集合管中的物质转运,远端小管和集合管重吸收滤过液中12%的NaCl，也重吸收水；分泌H+和K+。远端小管和集合管的一个重要特点是：它们对水和盐（NaCl）的重吸收（转运）是可以被调节的，即机体缺水或缺盐的时候，远端小管和集合管增加对水或盐的重吸收，而机体水或盐过多时，减少水或盐的重吸收。,在这两段肾小管，水的重吸收受抗利尿激素（血管升压素）的调节，而Na+（以及伴随发生的K+）的重吸收主要受醛固酮的调节。在远端小管起始段，主要重吸收NaCl。远端小管后段和集合管有两类细胞：主细胞和闰细胞。主细胞重吸收Na+和水，分泌K+；闰细胞主要分泌H+。,远端小管,（一）远端小管起始段对NaCl的重吸收,在远端小管起始段，肾小管上皮细胞对水仍然不通透，但依然能够主动重吸收NaCl，使得从髓襻流来的小管液渗透压继续降低。,在基侧膜，进入胞内的Na+由钠泵泵至细胞间隙，Cl-通过Cl-通道进入细胞间隙而被重吸收。,在管腔膜，小管液中的Na+和Cl-由同向转运机制进入细胞。,（二）远端小管后段和集合管的重吸收和分泌,主细胞对Na+、水的重吸收和对K+的分泌,基侧膜上的钠泵将Na+泵至细胞间隙，使胞内的Na+浓度降低，K+浓度提高。,细胞内的低Na+状态，使小管液中的Na+通过顶端膜上的Na+通道进入细胞。,细胞内的高K+状态，使K+通过顶端膜和基侧膜上的K+通道进入小管液和细胞间隙；但顶端膜对K+的通透性比基侧膜大，故K+进入小管液的过程大于进入细胞间隙，形成细胞的K+分泌。醛固酮分泌的增加和细胞外的高K+可以刺激主细胞的泌K+。,在集合管上皮细胞的顶端膜上有水通道（水孔蛋白）AQP-2，而基侧膜上有AQP-3和AQP-4存在，水可通过这些通道进入细胞和细胞间隙；而AQP-2插入顶端膜的数量受到抗利尿激素的控制，抗利尿激素增多时，胞浆中的AQP-2插入管腔膜增多，使顶端膜对水通透性增加，这是集合管水通透性和尿液浓缩/稀释调节的重要机制。,闰细胞对H+的分泌,在细胞内，CO2和水在碳酸酐酶的催化下生成H2CO3，后者解离成H+和HCO3-，H+通过质子泵排出到小管液，HCO3-通过基侧膜回到血液。集合管闰细胞的分泌H+和重吸收HCO3-与机体的酸碱平衡调节有密切的关系。,分泌到小管液中的H+的去处：与小管液中的HCO3-结合，并解离成为CO2和H2O；与小管液中的HPO42-结合形成H2PO4-；与上皮细胞分泌到小管液中的NH3（氨）结合，形成NH4+（铵离子）。H2PO4-和NH4+都不易透过管腔膜而留在小管液中，随尿排出。,H+,NH3（氨）的分泌,泌NH3部位：主要在远曲小管和集合管。NH3来源：谷氨酰胺脱氨（NH3）。泌NH3机制：NH3是脂溶性的，能够通过单纯扩散进入细胞和小管液。扩散方向取决于组织间液和小管液两种液体的pH值。因此，闰细胞分泌H的过程可促进NH3向小管液扩散。NH3的去处：扩散进入小管液的NH3与H+结合，形成NH4+（铵离子），后者与小管液中的强酸盐（如NaCl）的负离子（Cl-）结合，生成酸性铵盐（如NH4Cl），并随尿排出体外；而强酸盐的正离子（Na+）则与H+交换，进入细胞，然后与细胞内的HCO3-一起转运回血。,泌NH3意义：NH3的分泌不仅促进排H，而且也促进NaHCO3的重吸收，具有排酸保碱、调节机体酸碱平衡的功能。,第四节 尿液的浓缩和稀释,肾脏对尿液具有浓缩和稀释作用，使尿液的渗透浓度可随体内缺水或水过多而出现大幅度的波动。当机体缺水时，尿液被浓缩，机体排出高渗尿（即尿液的渗透浓度高于血浆的渗透浓度）；反之，机体水过多时，排出低渗尿。因此，如果不论是体内缺水还是水过多，肾脏总是排出等渗尿，说明肾功能降低。正常成年人，肾小球每天的滤过量为180 L，而终尿量每天仅为1.5 L左右；正常尿的渗透浓度为50 1,200 mOsm/kg H2O。肾脏浓缩和稀释尿液的能力在维持机体的体液平衡和渗透压稳定中起重要的作用。尿液发生浓缩和稀释的原因，与髓袢升支粗段的水盐重吸收分离现象、肾髓质的渗透压梯度和抗利尿激素（ADH）对远曲小管和集合管水通透性的作用三个因素有关。,稀释的原因：小管液中的溶质被重吸收，而水不易被重吸收。稀释的部位：髓袢升支粗段、远曲小管和集合管。稀释的机制：髓袢升支粗段的水、盐重吸收分离，水被留在小管液中；体水过多时，ADH分泌减少，远曲小管和集合管对水的重吸收减少，水继续留在小管液中，尿液稀释。,一、尿液的稀释,NaCl被主动重吸收，水不能通透 小管液低渗,髓袢升支粗段,当体水过多 抗利尿激素的释放被抑制 对水的通透性非常低NaCl被继续重吸收，水不被重吸收小管液渗透压进一步降低低渗尿,远曲小管和集合管,小管液,浓缩的原因：小管液中的水被重吸收，而溶质仍保留在小管液中。浓缩的部位：远曲小管和集合管。水被重吸收而尿液被浓缩的机制：肾髓质的渗透压梯度，以及远曲小管和集合管在抗利尿激素（ADH）的作用下对水的通透性加强，使得水从外髓部集合管向内髓部集合管流动的时候不断进入高渗的组织间液，因而小管液不断被浓缩，形成高渗的尿液。,二、尿液的浓缩,肾髓质的渗透梯度现象及其意义：髓质部的渗透梯度由外向内逐步升高。髓袢是肾髓质的主要结构，髓袢越长，肾脏浓缩尿的能力就越强。,肾髓质渗透梯度形成的机制,肾小管各段对水和溶质的通透性差异,水：在髓袢升支不能通透；在ADH的作用下，远曲小管和集合管对水的通透是导致肾髓质渗透梯度的原因之一。,Na+和尿素：导致肾髓质形成渗透压梯度的两种重要溶质，它们在髓袢、远曲小管和集合管有不同的通透性。,肾小管的逆流倍增现象,逆流和逆流系统：液体在两个并列的管道中反方向流动称为逆流；如果两管下端相通连，液体从甲管流入后，可以通过连接部折返并经乙管流出，则构成了逆流系统。逆流倍增现象：如果甲、乙两管之间的M1膜能够主动将乙管中的溶质NaCl不断泵入甲管，而对水不通透，那么：当含NaCl的溶液在甲管由上往下的流动时，M1膜不断将乙管中的NaCl泵入甲管，甲管中的NaCl浓度将自上而下越来越高，至两管的连接部达到最高。当液体折返从乙管下部向上流动时，管中的NaCl则由于M1膜的主动转运而越来越低。因此，无论是甲管还是乙管，溶液中NaCl的浓度都是自上而下逐渐升高的，形成浓度梯度，即出现了逆流倍增现象。,H2O,NaCl,NaCl溶液,NaCl,NaCl,H2O,低渗NaCl溶液,高渗NaCl溶液,H2O,髓袢的升支和降支构成了逆流系统，它们对水和溶质的不同通透使滤过液在流过的时候产生逆流倍增现象。因而，髓袢在肾髓质渗透压梯度的形成和尿液的浓缩中发挥重要作用。直小血管也构成了一个逆流系统，由于其对水和溶质都有高度的通透性，从而成为一个逆流交换器，在肾髓质渗透压梯度的维持上发挥重要作用。,髓袢和集合管在髓质渗透梯度形成中的作用,髓袢升支粗段：水盐重吸收分离，小管液在向皮质方向流动时渗透浓度逐渐降低，而管周组织间隙中由于NaCl的堆积，渗透浓度升高，使外髓部形成高渗。,髓袢降支细段：对滤过液中的水通透，而对NaCl和尿素不通透，小管液渗透浓度因而逐渐升高，到髓袢折返处达到最高。,髓袢升支细段：对水不通透，对NaCl和尿素通透，降支细段来的小管液中的NaCl进入组织液，使内髓部形成高渗。同时，小管液的渗透浓度逐渐降低，组织液中的尿素进入小管液。,髓质的集合管：髓袢升支粗段、皮质和外髓部集合管对尿素不易通透，对水有通透，故水在皮质和外髓部集合管被重吸收，小管液中的尿素逐渐升高；当小管液到达内髓部集合管时，尿素向组织间液扩散，使内髓部渗透梯度进一步增加。,尿素的再循环：由于升支细段对尿素有通透性，故来自集合管的尿素可以扩散进入升支细段，并随小管液重新进入内髓部集合管并再扩散进入内髓部组织液，形成循环。,直小血管在维持肾髓质高渗状态中的作用,由于髓袢和集合管对溶质的选择性通透作用而中建立了髓质的渗透梯度；因而，当直小血管降支在进入髓质后，任一髓质平面的组织间液渗透浓度都比同一平面血管内的血浆要高，故组织间液中的溶质不断向血管内扩散，而血管内的水则进入组织间液，使直小血管内血浆的渗透浓度与组织液趋向平衡。到折返处，血浆渗透浓度达到最高值。,皮质,外髓,内髓,当血液在直小血管升支向皮质方向流动时，由于髓质的渗透梯度是递减的，故任一升支平面的血浆渗透压都高于同一水平的组织液，因而使得血液中的溶质向组织液中扩散，水则从组织间液向血管内渗透，形成溶质与降支的逆流交换。,直小血管逆流交换的意义：仅将髓质中多余的溶质和水带回血液循环，从而维持了肾髓质的渗透梯度。,直小血管对水和溶质都有高度的通透性。,三、尿液浓缩和稀释机制以及肾功能意义的小结,肾脏通过排出代谢终产物，调节机体的电解质平衡、酸碱平衡和体水平衡，从而在机体内环境稳态的维持中发挥了重要作用。,尿液稀释的机制：髓袢升支粗段的水、盐重吸收分离，水被留在小管液中；体水过多时，ADH分泌减少，远曲小管和集合管对水的重吸收减少，水继续留在小管液中，形成低渗的尿液。尿液浓缩的机制：肾髓质的渗透压梯度，以及远曲小管和集合管在ADH的作用下对水的通透性加强，使得水从外髓部集合管向内髓部集合管流动的过程中不断进入高渗的组织间液，小管液不断被浓缩，形成高渗的尿液。外髓部组织液的高渗梯度是由髓袢升支粗段对NaCl的重吸收所造成，而内髄质部组织液的高渗梯度是由于内髓部集合管扩散出来的尿素和髄襻升支细段扩散出来的NaCl两个因素造成的。ADH对远曲小管和集合管水通透性的调节作用在尿液的浓缩和稀释中发挥重要作用。,第五节 尿生成的调节,尿生成包括肾小球的滤过、肾小管和集合管的重吸收和分泌三个过程，机体对尿生成的调节就是通过对这三个过程的调节而实现的。关于肾小球滤过量的调节前面已经讨论，本节主要讨论影响肾小管和集合管重吸收和分泌的因素，包括神经调节、体液调节和自身调节。,一、肾内自身调节,小管液溶质浓度 小管液渗透压 肾小管，尤其是近球小管对水的重吸收 尿量（渗透性利尿）。糖尿病患者的多尿：如果病人摄入大量葡萄糖 小管液中葡萄糖浓度，超过肾小管对葡萄糖吸收极限量，葡萄糖不能被全部重吸收而留在小管液中 小管液渗透压 阻碍了水和NaCl的重吸收 病人多尿和糖尿。甘露醇等利尿剂：这些利尿剂可由肾小球自由滤过，但不被肾小管重吸收 小管液中溶质的浓度 利尿、消肿。,包括小管液溶质浓度对肾小管功能的调节和球管平衡。（一）小管液中溶质浓度对肾小管功能的调节,（二）球-管平衡,球-管平衡：近球小管对溶质和水重吸收的量随肾小球滤过率的变化而变化。不论肾小球滤过率增加还是减少，近球小管的重吸收率始终占肾小球滤过率的65%70%（称近端小管的定比重吸收）。球-管平衡的生理意义：尿量和尿中的NaCl不因肾小球滤过率的增减而出现大幅度的变动，从而保证了尿量和尿钠量的相对稳定。,定比重吸收的机制：与肾小管周围毛细血管的血压和血浆胶体渗透压变化有关。,当肾血流量不变，而肾小球滤过率（如出球小动脉阻力增加，而入球小动脉阻力不变）进入近端小管旁管周围毛细血管的血流量 近端小管周围毛细血管内的血浆蛋白浓度相对、血浆胶体渗透压、毛细血管血压 小管旁组织间隙液进入毛细血管的速度和量 小管旁组织间隙液的静水压 小管内的Na+和水进入小管周围组织间隙的速度和量、小管周围毛细血管对Na+和水的重吸收 重吸收百分率保持在65%70%。,肾小管周围毛细血管,出球小动脉,二、神经调节,肾脏仅有交感神经的支配，故肾脏功能活动的神经调节是通过肾交感神经实现的。肾交感神经纤维支配肾动脉（尤其是入球小动脉和出球小动脉的平滑肌）、肾小管上皮细胞和近球小体的球旁细胞。,由于存在肾血流量的自身调节机制，肾交感神经对肾功能的调节主要在中等和剧烈运动、情绪紧张和严重失血时发挥较大的作用（这些时候机体的血压和血容量发生较大的变化）。,肾交感神经兴奋，末梢释放去甲肾上腺素引起的效应包括：激活肾血管平滑肌受体 入球小动脉（更明显）和出球小动脉收缩 肾小球毛细血管血流量、血压 肾小球有效滤过压 GFR。激活近球小体球旁细胞的受体 球旁细胞肾素释放 血液循环中血管紧张素和醛固酮 NaCl和水的重吸收、K+的分泌（排钾保钠、保水）。激活肾小管上皮细胞的受体 近球小管和髓袢NaCl和水的重吸收。,受体：有V1和V2两种受体。V1受体分布在血管平滑肌，激活后引起血管平滑肌收缩，血管阻力增加，血压升高；V2受体分布在肾脏，激活后发挥抗利尿作用。,三、体液调节（一）抗利尿激素（ADH，血管升压素）,来源：下丘脑的视上核和室旁核神经元合成的一种九肽激素，经视上核和室旁核神经元轴突构成的下丘脑-垂体束运输到垂体后叶（神经垂体）储存，需要时释放入血（神经分泌）。,作用机制：ADH与远端小管上皮细胞膜上的V2受体结合 通过兴奋性G蛋白（Gs）激活腺苷酸环化酶（AC）胞内cAMP浓度 cAMP激活蛋白激酶A 促进细胞内水孔蛋白镶嵌到管腔膜上（上膜），形成水通道 管腔膜对水的通透性水的重吸收。,尿崩症：ADH缺乏 细胞内cAMP 管腔膜上的水孔蛋白内移回胞浆 上皮细胞对水的通透性 水的重吸收 尿量明显增加。,血液,大量出汗、严重呕吐、腹泻 血浆晶体渗透压 中枢渗透压感受器（位于下丘脑第三脑室前腹侧部）兴奋性室旁核和视上核ADH分泌 肾小管对水的重吸收 尿液浓缩，尿量 体液量恢复。,影响释放的因素,水利尿：大量饮清水 血浆晶体渗透压 ADH分泌 肾小管对水的重吸收 尿液稀释，尿量。,血浆晶体渗透压：,循环血量和动脉血压,循环血量（如大失血）心房和心室内膜下的心肺容量感受器活动 经迷走神经最终传入到下丘脑冲动 对视上核和室旁核释放ADH的抑制作用 ADH分泌 肾小管对水重吸收 尿量 血容量恢复。,动脉血压 压力感受器传入冲动对室旁核和视上核的抑制作用 ADH释放 肾小管对水的重吸收 尿量。,（二）肾素-血管紧张素-醛固酮系统,系统的组成：肾素：由肾球旁细胞分泌的酸性蛋白酶。血管紧张素：由肝脏产生的血管紧张素原转换而来。醛固酮：由肾上腺皮质球状带细胞分泌。血管紧张素的作用：包括对血管、肾小管的作用和刺激醛固酮分泌的作用。醛固酮的作用：促进远曲小管和集合管排钾保钠、保水，从而恢复机体的血容量。,刺激肾素分泌的肾内机制,刺激肾素分泌的神经和体液机制,醛固酮的作用机制,增加细胞合成和装配到管腔膜上Na+通道数量；增加ATP的生成量，为Na+-K+转运提供更多的能量；增强管周膜上Na+-K+泵的活动，加速将Na+转运到细胞间隙和将K+泵入到细胞内，从而有利于Na+的重吸收和K+的分泌；Na+的重吸收带动了Cl-和水的重吸收。,醛固酮（A）通过小管细胞膜进入胞浆 与胞浆内受体（R）结合 形成激素-受体复合物（AR）,激素-受体复合物穿过核膜进入核内 通过基因调节机制生成特异性mRNA,mRNA进入胞浆 刺激内质网合成醛固酮诱导（的）蛋白,（三）心房钠尿肽,是一种心房肌细胞合成的肽类激素，当心房壁受到牵拉（如血量增多、中心静脉压升高）时释放。对肾脏的作用包括：使入球小动脉舒张，肾小球滤过率增大；使集合管上皮细胞管腔膜上的Na+通道关闭，抑制NaCl和水的重吸收，从而加强NaCl和水的排出；抑制肾素、醛固酮和抗利尿激素的分泌，加强NaCl和水的排出。,（四）其他激素,缓激肽：舒张肾小动脉，抑制集合管对Na+和水的重吸收。一氧化氮（NO）：对抗血管紧张素和去甲肾上腺素的缩血管作用。前列腺素（PGE2和PGI2）：舒张小动脉、增加肾血流量、抑制近球小管和髓袢升支粗段对Na+的重吸收、对抗抗利尿激素的作用