腎臟的排泄功能

1、第八章 腎的排泄功能,FUNCTION OF THE KIDNEY,南通大學(xué)醫(yī)學(xué)院生理學(xué)教研室,第一節(jié) 概 述,一、排泄的概念和途徑,排泄(excretion)是指機體將物質(zhì)代謝的最終產(chǎn)物、進入機體內(nèi)環(huán)境的異物和有害物質(zhì)以及攝入的過剩物質(zhì)，經(jīng)血液循環(huán)通過一定途徑排出體外的過程。,機體排泄的途徑：,【1】隨呼吸排出CO2和少量水分；【2】由皮膚通過汗腺分泌汗液，排出一部分水分、尿素和鹽類；【3】由消化道排出的主要是經(jīng)肝代謝產(chǎn)生

2、的膽色素和腸粘膜排出的無機鹽（如鈣、鎂、鐵等）；【4】由腎臟以尿液的形式排泄。,二、腎臟功能概述: (一)泌尿功能: ①排除代謝終產(chǎn)物、過剩的電解質(zhì)及進入體內(nèi)的異物; ②調(diào)節(jié)細(xì)胞外液量和血液的滲透壓; ③調(diào)節(jié)水、電解質(zhì)和酸堿平衡。,少尿的定義24小時尿量少于500ml；每小時尿量少于15ml。,多尿的定義24小時尿量大于2500ml。,無尿的定義24小時尿量小于100ml。,(二)內(nèi)分泌功能:,腎素（renin

3、） 前列腺素（prostaglandin，PG） 促紅細(xì)胞生成素（erythropoietin，EPO） 活性維生素D3 ［1，25-（OH）2-D3］,功能：對血容量和血壓起調(diào)節(jié)作用的腎素 刺激骨髓造血的促紅細(xì)胞生成素 具有強烈舒血管作用的前列腺素 調(diào)節(jié)鈣磷代謝的活性維生素D3,1、腎單位（nephron）,三、腎臟的功能解剖和血液循環(huán)特征,(一)腎的功能解剖,腎單位,腎小體,腎小管,

4、腎小球,腎小囊,近曲小管,降支粗段降支細(xì)段升支細(xì)段,髓 袢,遠曲小管,升支粗段,近球小管,遠球小管,腎單位是腎臟結(jié)構(gòu)和功能的基本單位。,,,,,濾液(原尿),濾過,,,腎小管,集合管,重吸收 分泌與排泄,終尿,,,,,,,Cortical nephron 皮質(zhì)腎單位 Juxtamedullary nephron 近髓腎單位,2、兩種類型的腎單位,兩種腎單位比較,皮質(zhì)腎單

5、位,近髓腎單位,數(shù)量,多(85-90%),A口徑,少(10-15%),腎小球體積,較大,較小,A入∶ A出＝ 2∶1,差異甚小,出球小A后的毛細(xì)血管,髓袢長度,分布于皮質(zhì)部 的腎小管周圍,還形成U形 的直小血管,腎素含量,短（只達外髓層）,長（深入內(nèi)髓層）,多,少,,,,主要功能,尿液生成,尿的濃縮和稀釋,3、腎小球旁器(近球小體):　　（juxtaglomerular apparatus)　　　主要分布在皮質(zhì)腎

6、單位,球旁（顆粒）細(xì)胞　Juxtaglomerular cells　　是一種牽張感受器，能夠分泌腎素致密斑　Macula densa　　是鈉離子濃度感受器球外系膜（間質(zhì)）細(xì)胞Extraglomerular mesangial cells,（二） 腎的血液循環(huán) renal circulation,1）血流量大：1200ml/min 占心輸出量的1/5 ~ 1/4 左右。,2）皮質(zhì)血流多：　 皮質(zhì) 94%

7、 外髓 5-6%　　 內(nèi)髓 1%,1、腎的血供特點,3）形成兩套毛細(xì)血管網(wǎng),腹主動脈,下腔靜脈,腎動脈 腎靜脈葉間動脈 葉間靜脈弓形動脈 弓形靜脈小葉間動脈 小葉間靜脈入球小動脈腎小球毛細(xì)血管網(wǎng)

8、 腎小管毛細(xì)血管網(wǎng) 出球小動脈,,,,,,,,,,,,,,腎小球毛細(xì)血管內(nèi)血壓較高，有利于腎小球的濾過作用。,腎小管周圍毛細(xì)血管內(nèi)的血壓較低，有利于腎小管的重吸收。,2、 腎血流量的調(diào)節(jié),（1）自身調(diào)節(jié)（autoregulation) 使腎血流量與腎臟泌尿機能相適應(yīng)。,動脈血壓: 80 -180 mmHg,腎血流量相對恒定。,“肌源學(xué)說 ”（myoge

9、nic hypothesis）：,血管平滑肌緊張性,,血管口徑,??,血流阻力,??,,,,??,動脈血壓 180 mmHg 平滑肌已達收縮極限,80 mmHg 以下，180 mmHg以上：腎血流量隨動脈血壓的變化而變化。,腎交感N,球旁細(xì)胞,腎素,血管緊張素,腎血管 收縮,腎血流量,NE E血管緊張素血管升壓素,前列腺素NO,,,（+）,（–）,,,,,,,（2）神經(jīng)和體液調(diào)節(jié),緊急情況下，通過神經(jīng)體液的作

10、用，腎血流量減少，全身血液重新分配，保證心、腦等器官的血供，“移緩濟急”。,在一般的血壓變動范圍內(nèi)，腎臟依靠自身調(diào)節(jié)來保持腎血流量相對穩(wěn)定，維持正常的泌尿機能；,腎血流調(diào)節(jié)的意義：,第二節(jié) 腎小球的濾過功能,Glomerular filtration,腎小球的濾過： 指血液流過腎小球毛細(xì)血管時,血漿中水分和小分子物質(zhì)通過濾過膜進入腎小囊形成原尿的過程。,濾過三要素: 屏障、動力、阻力濾過的實驗證據(jù): 腎小囊微穿刺抽取液體

11、分析發(fā)現(xiàn),除蛋白質(zhì)外，所含的成分及其濃度與血漿基本一致,而且滲透壓和pH值也與血漿近似。,原尿(primary urine)：腎小球濾液，除蛋白質(zhì)含量極少外，其他成分與血漿基本一致，滲透壓與酸堿度也相似,是血漿的超濾液。小管液(tubular fluid):進入腎小管的原尿。終尿(end urine)：小管液在流經(jīng)腎小管和集合管時，經(jīng)過腎小管和集合管的重吸收與分泌作用最終形成終尿。,一、腎小球濾過膜的通透性,（一）腎小球濾過作用的

12、證據(jù),（二）濾過的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)（濾過膜）,毛細(xì)血管內(nèi)皮 基膜 腎小囊臟層上皮細(xì)胞,,1、 濾過膜（filtration membrane）的組成,2、濾過膜的通透性(permeability),二、有效濾過壓 (effective filtration pressure,EFP),EFP = 動力 – 阻力,EFP = （腎小球毛細(xì)血管壓+囊內(nèi)液膠體滲透壓） – （

13、血漿膠體滲透壓 + 腎小囊內(nèi)壓）,EFP = 腎小球毛細(xì)血管壓 – （血漿膠體滲透壓 + 腎小囊內(nèi)壓）,,毛細(xì)血管壓glomerular capillary pressure： (1) 壓力較高 6.0kP(45 mmHg) (2) 入球端與出球端幾乎相等,囊內(nèi)壓capsular hydrostatic pressure :

14、 1.3kP(10mmHg),血漿膠體滲透壓：plasma colloid osmotic pressure 入球端：3.3kP(25mmHg) 出球端：4.7kP(35mmHg),濾過平衡（filtration equilibrium）,入球端 EFP = 45 – (25 + 10) = 10 (mmHg),出球端 EFP =

15、 45 – (35 + 10) = 0,三、腎小球濾過率與濾過分?jǐn)?shù),1、腎小球濾過率（glomerular filtration rate, GFR),單位時間內(nèi)（min) 兩腎生成的超濾液量。 1.73m2 125ml/min,一晝夜超濾液量 = 180L,2、濾過分?jǐn)?shù)(filtration fraction, FF),腎小球濾過率與腎血漿流量的比值。,正常值 : 0.1

16、8 ~ 0.20,表明:流經(jīng)腎臟的血漿約1/5形成原尿。,四、影響腎小球濾過的因素,（2）面積,2、有效濾過壓 effective filtration pressure （1）腎小球毛細(xì)血管壓 glomerular capillary pressure,全身動脈BP,自身調(diào)節(jié)范疇內(nèi),自身調(diào)節(jié)范疇外,,,入球小動脈收縮,出球小動脈收縮,,（2）囊內(nèi)壓 hydrostati

17、c pressure in Bowman’s capsule,（3）血漿膠體滲透壓 Plasma oncotic pressure in glomerular capillary,3、腎血漿流量renal plasma flow,主要影響濾過平衡的位置,●由圖可見：沿著毛細(xì)血管全長，隨著水和溶質(zhì)的濾出，膠體滲透壓漸↑→有效濾過壓漸↓(=0時稱濾過平衡)→濾過平衡的位置決定著

18、毛細(xì)血管濾過的長度。,●由圖可見：三條曲線分別代表不同腎血漿流量(RPF)時血漿膠體滲透壓(COP)上升的斜率。曲線A: RPF小時→ COP↑速度快曲線C: RPF大時→ COP↑速度慢曲線B:≈正常RPF時COP↑速度,結(jié)論： RPF快→COP↑速慢→濾過平衡位置近出球A端→GFR↑；反之則GFR↓。,第三節(jié) 腎小管與集合管的物質(zhì) 轉(zhuǎn)運功能,重吸收（reabsorption):小管液中的物質(zhì)通過小管

19、上皮細(xì)胞進入管周毛細(xì)血管血液的過程稱為腎小管和集合管的重吸收。,一、腎小管和集合管的重吸收功能,（一）腎小管和集合管的重吸收作用的證據(jù),1．原尿與終尿量的比較,2．原尿與終尿成分的比較,（二）腎小管與集合管的重吸收方式,1、被動轉(zhuǎn)運 passive transport,2、主動轉(zhuǎn)運　　　Active transport,原發(fā)性主動轉(zhuǎn)運 Primary active transport 繼發(fā)性主動轉(zhuǎn)運 Seco

20、ndary active transport,{,（三）電解質(zhì)和水的重吸收,1、Na+的重吸收,濾液中Na+ 99％以上可以被重吸收近端小管重吸收的能力最大在近端小管的重吸收屬于原發(fā)性主動重吸收,(1)近端小管：Na+的重吸收機制: Na+和葡萄糖同向轉(zhuǎn)運 H+ - Na+交換 泵 – 漏模式(pump-leak model),(back-leak),,,,H+,Na+,,,,(2)

21、髓袢升支粗段： “Na+ : 2Cl –: K+同向轉(zhuǎn)運模式” Na＋重吸收是主動轉(zhuǎn)運，Cl - 和K+是繼發(fā)性主動轉(zhuǎn)運。水不被重吸收(小管液低滲)。 在尿液的濃縮與稀釋機制中起重要作用,2、Cl-的重吸收,Cl-的重吸收特點：Cl-的重吸收量和各段腎小管對Cl- 的重吸收能力都與Na+的相似 除髓袢升支粗段為繼發(fā)性主動重吸收外，其余皆為被動重吸收。,同向轉(zhuǎn)運體 symporter,在髓袢升支粗段

22、的管腔膜上存在著一種能同時、同方向轉(zhuǎn)運Na+、Cl－、K+的載體蛋白，稱為同向轉(zhuǎn)運體，其轉(zhuǎn)運的比例為Na+∶2Cl－∶K+,速尿和利尿酸等利尿劑可抑制同向轉(zhuǎn)運體，從而抑制了Na+、Cl－、K+的轉(zhuǎn)運，使NaCl的重吸收受到抑制，從而干擾了尿的濃縮機制，導(dǎo)致利尿。,3、H2O的重吸收 ●重吸收機制:被動過程（滲透作用）。 　 ●重吸收特點： ①類同Na+，具球-管平衡現(xiàn)象，即重吸收量始終為濾過量的65～70%（后

23、述）。 ②近端小管對重吸收水的量與機體是否缺水無關(guān)，屬于一種必然性重吸收,近端小管,⑵特點: ①重吸收量根據(jù)機體的需要而被調(diào)節(jié)，因此屬調(diào)節(jié)性重吸收； ②重吸收量對終尿量的影響很大。,⑴機制:受抗利尿激素的調(diào)節(jié) 管腔膜有ADH調(diào)控的水通道(當(dāng)ADH作用時，水通道便從胞漿鑲嵌到管腔膜上)，調(diào)節(jié)水的重吸收。,遠曲小管和集合管,4、HCO3¯重吸收 80 ~ 85%在近端小管重吸收 以CO2的形

24、式進行的,5、K+的重吸收,67%在近端小管重吸收。是一個主動過程。,,150 mmol/L,4 mmol/L,,– 4mV,0mV,,是逆電化學(xué)梯度重吸收。機理？,6、葡萄糖的重吸收,在近端小管全部重吸收。 繼發(fā)性主動重吸收。 與Na+同向轉(zhuǎn)運密切相關(guān)。,近端小管對葡萄糖的重吸收有一定度。,[血糖] ? > 160 ~ 180 mg% 200-

25、230 mg/min,尿中見糖,,腎糖閾(renal glucose threshold)：尿中不出現(xiàn)葡萄糖時的最高血糖濃度。The plasma lever of glucose at which glucose first appears in the urine.,葡萄糖吸收極限量：約300 mg%,同向轉(zhuǎn)運體的結(jié)合位點達飽和時,葡萄糖吸收極限量,,男性：375 mg/min女性：300 mg/min,二、腎小管和集合管的

26、分泌與排泄功能,分泌(secretion)：腎小管上皮細(xì)胞通過新陳代謝，將所產(chǎn)生的物質(zhì)排入到小管液中去的過程。,排泄(excretion)：腎小管上皮細(xì)胞將血液中某種物質(zhì)直接排入到小管液中去的過程。,1、H+的分泌,（1）在近端小管 通過H+ – Na+交換分泌H+,每分泌一個H+,即有一個NaHCO3重吸收回血液。H+的分泌是腎臟排酸保堿的過程。,2.NH3的分泌,小管上皮細(xì)胞內(nèi)谷氨酰胺,脫氨,NH3(氨

27、),脂溶性,腎小管腔：NH3＋H+,NH4+＋Cl-→NH4Cl,單純擴散,,,,脫氫酶,3、K+的分泌,在遠曲小管和集合管 K+的分泌與Na+的主動重吸收有密切關(guān)系，是順電化學(xué)梯度的被動過程。,4、其它物質(zhì)的排泄,三、影響腎小管和集合管轉(zhuǎn)運的因素,（一）腎小管管腔中溶質(zhì)的濃度,★滲透性利尿（osmotic diuresis）,通過增加小管液溶質(zhì)濃度和滲透壓使尿量增多的方式,糖尿病diabetes

28、 臨床上使用甘露醇等可被腎小球濾過而不被腎小管重吸收的物質(zhì)，利用它來提高小管液中溶質(zhì)的濃度，借以達到利尿的目的。,（二）腎小球濾過率,★球—管平衡（glomerulotubular balance）,在正常情況下，不論腎小球濾過率有何變化，近球小管對Na+、水的重吸收總是穩(wěn)定在濾過率的65%-70%（定比重吸收），這一現(xiàn)象稱為球-管平衡。,機制：與管周毛細(xì)血管血壓和膠 體滲透壓的改變有關(guān)。,意義：使尿中排

29、出的溶質(zhì)和水不致因腎小球濾過率的增減而大幅度變動。,第四節(jié) 尿液的濃縮和稀釋 Urine concentration and dilution,一、尿液濃縮和稀釋的概念及其意義,正常情況下 : 不同程度濃縮尿飲水過多 : 不同程度稀釋尿腎功能損害時 : 排出等滲尿,二、尿液濃縮、稀釋的過程和機制,髓質(zhì)高滲梯度,↓ADH,ADH

30、↑,集合管對水通透性↓,集合管對水重吸收↓,低滲尿(尿稀釋),集合管對水通透性↑,集合管對水重吸收↑,高滲尿(尿濃縮),(一)尿液濃縮和稀釋的過程,流經(jīng)髓袢升支粗段后低滲的小管液,,,,,,,,,,(二)濃縮尿和稀釋尿是如何形成的？,1、 腎髓質(zhì)的高滲,2、管壁對水具有通透性,兩個條件,形成腎髓質(zhì)高滲梯度的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ): 近髓腎單位的髓質(zhì)部分有兩套“ U ”形結(jié)構(gòu)。 （1）髓袢的降支和升支 （2）“ U”形直小

31、血管,髓質(zhì)滲透壓梯度的形成機制： 各段腎小管對水、 NaCl和尿素的通透性不同。,逆流倍增作用 (countercurrent multiplication),表8-1 髓袢、遠曲小管和集合管的通透性,逆流倍增模型,從全過程看：? 外髓部(主動)：髓袢升支粗段NaCl主動重吸收(始動)? 內(nèi)髓部(被動)：內(nèi)髓集合管順濃度差擴散出的尿素（尿素的再循環(huán)）髓袢升支細(xì)段順濃度差擴散出的NaCl,－－腎髓質(zhì)滲透壓梯度的維持

32、,U形直小血管的逆流交換作用 (countercurrent exchange),ADH,三、影響尿液濃縮與稀釋的因素,（一）腎髓質(zhì)內(nèi)滲透壓梯度的改變,（三） 直小血管血流速度的改變,（二） 集合管對水的通透性改變,第五節(jié) 腎臟泌尿功能的調(diào)節(jié)Regulation of the renal function,一、神經(jīng)調(diào)節(jié),二、體液調(diào)節(jié),(一) 抗利尿激素 (antidiuretic hormone,

33、 ADH) 血管升壓素(arginine vasopressin, AVP),1、分泌和作用,,,,2.ADH的作用機制,3、影響ADH分泌與釋放的因素,（1）血漿晶體滲透壓的改變,大量出汗嚴(yán)重嘔吐 腹 瀉,機體失水,血漿晶體滲

34、透壓,,ADH分泌釋放,,腎臟重吸收水,,尿量,,保留體內(nèi)水,大量飲清水,,,,,,,,,,,,,,排出多余水,,,（–）,,,（–）,osmorecepter,大量飲清水后尿量增多的現(xiàn)象，稱為水利尿(water diuresis)。,(2) 循環(huán)血量的改變,血量,左心房受到 牽張刺激,容量感受器,迷走傳入沖動,下丘腦-神經(jīng)垂體系統(tǒng),ADH,尿量,體內(nèi)水,血量,大失血,,,,,,,（–）,,,,,,,,,,（–）,,,,,,（+）

35、,（–）,,（+）,,,,,,,（–）,(3)其他因素,動脈血壓,頸 動 脈 竇壓力感受器,竇 神 經(jīng)傳入沖動,ADH,尿量,,,,,,,,痛 刺 激情緒緊張血管緊張素Ⅱ,弱冷刺激心房利尿肽,,,ADH,,,尿量,,,下丘腦病變,累及下丘腦-神經(jīng)垂體系統(tǒng),ADH?,尿量??(10L/日),“尿崩癥”,,,,,(二) 腎素-血管緊張素-醛固酮系統(tǒng) (renin-angiotensin-aldosterone system),

36、1、系統(tǒng)的組成,肝臟,血管緊張素原,,血管緊張素Ⅰ(10肽),血管緊張素Ⅱ(8肽),血管緊張素Ⅲ(7肽),腎 素(蛋白水解酶),球旁器中 球旁細(xì)胞,,,,,轉(zhuǎn)換酶(肺組織),,血管緊張素酶A,,腎上腺皮質(zhì)球狀帶細(xì)胞,醛固酮,,,,“保Na+ 、保水、排K+”,2、醛固酮的基本作用,3、醛固酮的作用機理,腎素,,4、醛固酮分泌的調(diào)節(jié),（三）心鈉素(cardionatrin) 心房鈉尿肽(atrial na

37、triuretic peptide,ANP),心房肌細(xì)胞合成釋放，28個氨基酸殘基構(gòu)成。,體內(nèi)細(xì)胞外液量?,調(diào)節(jié)水鹽平衡,,作用：,,促進NaCl和水的排出,,第六節(jié) 血漿清除率,一、血漿清除率的概念和計算方法 (plasma clearance),指腎臟在單位時間內(nèi)(min)能將多少ml血漿中所含的某物質(zhì)完全清除出去,這個被完全清除了某物質(zhì)的血漿ml數(shù)就稱為該物質(zhì)的血漿清除率。,血漿清除率：指

38、單位時間內(nèi)，從腎臟排出某一物質(zhì)的總量與血漿中該物質(zhì)濃度的比值,單位時間內(nèi)所排出的尿量(V) 尿中某一物質(zhì)的濃度(Ux) 血漿中所含這一物質(zhì)的濃度(Px),PI = 1mg/100ml,V = 1ml/min,UI = 125mg/100ml,V · UI = 1ml/min×125mg/100ml = 1.25mg/min,菊粉 (Inulin)

39、: 多糖,二、測定血漿清除率的意義,（一）更好地反映腎的排泄功能,（二）便于了解腎對各種物質(zhì)的排泄能力,（三）用于測定腎小球濾過率,（四）用于測定腎血漿流量,（五）檢測腎小管的功能,第七節(jié) 尿的排放,一、膀胱與尿道的神經(jīng)支配,（二）排尿反射過程,膀胱內(nèi)壓升至1.47KPa,刺激膀胱壁牽張感受器,,,盆神經(jīng),,（傳入神經(jīng)）,骶髓排尿反射初級中樞,,盆神經(jīng)（副交感纖維）,,膀胱逼尿肌收縮，尿道內(nèi)括約肌舒張,,排尿,,尿液刺激尿道的感受器,