1、Chapter 13. 排 泄,excretion,第一节. 概述 overview,排泄（excretion）指机体将物质代谢尾产物及过剩的、无用的或有害的物质排出体外的过程 排泄有四条途径：呼吸道、消化道、皮肤和汗腺、肾脏。肾脏是最重要的排泄途径，尿中的排泄物种类多、数量大 肾脏的功能主要是通过排泄维持内环境的相对稳定，并产生多种生物活性物质,Body water homeostasis (balance),一. 肾的结构特点 anatomical characteristics of kidneys,肾单位 nephron,一. 肾的结构特点 anatomical characteris
2、tics of kidneys,许多肾单位的远曲小管汇集于一条集合管，许多集合管会合于肾盏，入肾盂,皮质肾单位 髓旁肾单位,髓袢长度和血管分布不同,一. 肾的结构特点 anatomical characteristics of kidneys,一. 肾的结构特点 anatomical characteristics of kidneys,一. 肾的结构特点 anatomical characteristics of kidneys,近球小体（juxtaglomerular apparatus）,近球细胞：分泌肾素 致密斑：化学感受器 系膜细胞：功能不清,二. 肾脏血液循环的特点 charact
3、eristics of renal blood circulation,1）肾血流量大，皮质和髓质分布不均匀,2）有串连的两套毛细血管网，分别有利于滤过和重吸收 3）依靠肾血流量的自身调节使血流量相对稳定,第二节. 尿的生成 urine formation,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,原尿,终尿,尿液的成分与性质,尿量12L/日，生理情况下尿量多少取决于摄入的水量和其它途径排出的水量 正常尿液中9597水，溶质以电解质（Cl、Na+、K +等）和非蛋白氮（尿素等）为主 淡黄色，比重1.0151.030，PH5.07.0，渗透压高于血浆，比重和渗透压高低与尿量和成分有
4、关,一. 肾小球的滤过 glomerular filtration,一. 肾小球的滤过 glomerular filtration,血液流经肾小球毛细血管时，除血细胞和血浆蛋白外，都能通过滤过方式进入肾小囊腔中，因此肾小囊内液即原尿（initial urine）是血液经肾小球滤过膜所生成的超滤液，除蛋白极少，其它成分与血浆一致 滤过原理与组织液生成相似 单位时间内两肾所生成的肾小球滤液（原尿）量为 肾小球滤过率。125ml/min 肾小球滤过率与肾血浆流量的比值为滤过分数。19,1. 滤过的结构基础滤过膜,毛细血管内皮层 基膜层 肾小囊脏层上皮细胞层(足细胞),滤过膜呈筛状结构，具有对不同物质
5、的选择通透性：允许分子直径8nm、分子量70000的分子通过，带正电的易通过。Hb尿或蛋白尿均为病理情况 总滤过面积估计1.5m2，全部开放。大的滤过面积和高通透性保证了血浆的大量滤过,1. 滤过的结构基础滤过膜,2.滤过的动力有效滤过压,有效滤过压肾小球毛细血管血压（血浆胶体渗透压囊内压）,入球端为正，表现滤过； 出球端降为0,3.影响肾小球滤过的因素,滤过膜的通透性和面积 有效滤过压 肾血浆流量,三. 肾小管和集合管的重吸收和分泌 reabsorption and secretion in renal tubule and collecting duct,1. 重吸收的意义、部位和方式,9
6、9%的原尿流过肾小管和集合管时被重吸收，重吸收具有选择性 重吸收的意义：机体既能有效地排出代谢终产物、过剩物质或异物，又尽可能避免营养物质的损失 重吸收的部位：肾小管各段和集合管，但肾小管的近球小管是最重要的重吸收部位，表现为重吸收量最大、种类最多,1. 重吸收的意义、部位和方式,重吸收分三类： 被全部重吸收，如葡萄糖； 大部分重吸收，如水和无机盐； 较少被重吸收，如尿素、肌酐等被浓缩 重吸收方式： 被动重吸收：水、无机盐、尿素等，以浓度差、电位差、渗透压差为动力 主动重吸收：G、AA、Na+通过离子泵或协同运输方式,毛细血管,2. 几种物质的重吸收,Na+、Cl-,近曲小管Na+重吸收机制：
7、 小管液中的Na+以扩散方式进入管壁上皮细胞内，随即经侧膜钠泵泵至细胞间隙，造成细胞间隙的渗透压增高，小管液水也渗透到细胞间隙。 Na+和水进入细胞间隙使其中静水压升高，促使二者进入毛细血管 Na+主动重吸收使肾小管内外出现电位差，Cl-和HCO3-顺电位差被动重吸收,Na+每天滤出500g以上，从终尿排出35g，大多在近曲小管重吸收,2/3 Na+在近曲小管重吸收，髓袢升支粗段之后的重吸收机制不完全相同,Na+、Cl-,K+,K+每天滤出35g左右，大多在近球小管重吸收。小管液中K+大大低于管壁细胞内K+ ，主动吸收的机制不清楚 从终尿排出24g，主要是远曲小管和集合管分泌的,Glucose
8、,原尿中G含量与血浆相同1g/L，终尿几乎不含G G全部重吸收主要在近曲小管，机制与小肠吸收相似，由Na+依赖的载体协同转运 血糖浓度达到2g/L时，部分肾小管对G的重吸收达到饱和，这一浓度称为肾糖阈（不出现尿糖的最高血糖浓度）。血糖超过肾糖阈则尿中出现G，继续升高则尿糖随之增多。血糖达4g/L时重吸收达极限 G重吸收的限制与膜上载体数量有关，也受Na+重吸收量的影响。,AA重吸收与G相似，也形成AA-Na+-载体复合物 HPO42-、SO42 -可能与钠结合于同一载体同向转运 HCO3-重吸收与H分泌过程协同 尿素3040在肾小管被动扩散重吸收,其它物质的重吸收,3. 肾小管和集合管的分泌,
9、H+分泌 K +分泌 NH3分泌,上皮细胞将自身产生的或血液中的物质运送到小管液中，对保持体内电解质平衡和酸碱平衡具重要意义,H+分泌,主要发生在近球小管 机制是H+-Na +交换 泌H意义：排酸保碱酸化尿液促进泌氨,K +分泌,主要在远球小管和集合管分泌，主动和被动分泌均与Na+重吸收相关 被动扩散的动力是Na+重吸收造成的电位差和K +重吸收后的浓度差 主动转运机制是K+-Na+交换，与H+分泌有竞争性抑制作用,NH3分泌,肾小管和集合管上皮细胞合成NH3，高度脂溶性直接向小管液扩散，也能取代H+形成NH4+ -Na+主动转运。在小管液中与H+结合成NH4+ ，后者与Cl-结合成NH4Cl
10、随尿排出 分泌的H +和NH3通过该途径被排出。,泌氨意义：促进H+分泌和排酸；保持血浆NaHCO3浓度,Penicillin clearance,第三节.尿液的浓缩和稀释 urinary concentration and dilution,尿液的渗透压随体液含水量出现大幅度变化：体内缺水时尿液渗透压明显高于血浆，称为高渗尿（hypertonic urine），表示尿液被浓缩；相反体内水过多则出现低渗尿（hypotonic urine）。通常排出的多为高渗尿 肾脏对尿液的浓缩和稀释在调节机体水平衡中起重要作用,一. 水的重吸收 Reabsorption of water,尿液的浓缩或稀释是通
11、过水重吸收作用的改变实现的，水重吸收减少1，尿量则增加一倍 肾小管各段和集合管对水的通透性不同，大部分水在近球小管重吸收，主要依赖Na+主动转运产生的渗透压差被动重吸收,二. 尿的浓缩机制 mechanisms for urinary concentration,逆流系统学说（counter-current system theory）: 逆流倍增机制（ counter-current multiplication） 逆流交换机制（ counter-current exchange）,逆流倍增机制：由近髓肾单位的髓袢形成的肾髓质渗透梯度 逆流交换机制：由髓袢伴行的直小血管保持肾髓质的高渗,髓质
12、高渗形成的机制：髓袢升支粗段NaCl重吸收 尿素再循环,1. 髓质渗透梯度的形成,1. 髓质渗透梯度的形成,髓袢升支粗段NaCl重吸收起重要作用,NaCl重吸收使髓袢升降支形成逆流倍增作用，越靠近内髓部渗透压越高,1. 髓质渗透梯度的形成,尿素再循环在形成髓质高渗中也起重要作用,ADH作用下，集合管水分的重吸收造成尿素浓度升高，内髓部集合管对尿素通透性大，其中尿素向组织间液扩散，再渗入升支细段，而水从降支细段渗出,2. 直小血管在保持肾髓质高渗中的作用,直小血管管壁对水和小分子可自由通过 通过升降支的逆流交换作用维持髓质渗透梯度不变 生理意义：肾髓质的溶质不被大量带走；将重吸收的水运回体循环,
13、3. 浓缩尿或稀释尿的最后形成,尿液在远曲小管和集合管从皮质部向乳头部流动时，继续重吸收，而集合管上皮对水的通透性受ADH的调节： 缺水时，ADH分泌增加，水通透性增高，水重吸收增加，排出高渗浓缩尿；相反水分过多时ADH分泌减少，排出低渗尿,第四节.肾功能的调节 functional regulation in kidneys,肾血流量的调节 肾小球滤过的调节 肾小管活动的调节,一. 肾血流量的调节 regulation of blood flow in kidneys,Pa 80180mmHg，肾小球毛细血管和肾血流量相对稳定，这是肾自身调节的结果，肾血流量自身调节的机制有： 肌源学说：通过
14、入球小动脉管壁平滑肌紧张性的改变实现 管球反馈：通过远球小管液流量的变化影响入球小动脉舒张或出球小动脉收缩，近球小体是其结构基础,一. 肾血流量的调节 regulation of blood flow in kidneys,肾血流量的神经体液调节 在剧烈运动、缺氧、PCO2升高、失血等情况下，肾血管收缩，肾血流量减少，超出肾自身调节能力，显示出神经体液调节作用 支配肾的交感神经兴奋有明显的缩血管效应，除节后纤维释放NE外，也促进肾上腺髓质分泌E/NE，导致肾血流减少；迷走神经没有明显影响,二. 肾小管活动的调节 active regulation in renal tubule,神经调节：肾脏
15、主要受交感神经支配，肾交感神经兴奋通过三方面调节泌尿活动： 入球和出球小动脉收缩，前者更明显，肾小球毛细血管血流量减少，滤过率降低 刺激近球细胞释放肾素，激活肾素血管紧张素醛固酮系统的活动，促进肾小管对盐和水的重吸收 释放NE直接增加近球小管对NaCl和水的重吸收 体液调节：ADH、醛固酮,抗利尿激素 ADH （antidiuretic hormone）,ADH的主要作用是提高远曲小管和集合管对水的通透性，促进水的重吸收，是尿液浓缩和稀释的关键性调节激素 引起ADH释放的有效刺激包括：血浆晶体渗透压、循环血量、动脉血压,抗利尿激素 ADH （antidiuretic hormone）,一次大量
16、饮清水与生理盐水对尿量的影响不同 大量饮清水尿量增多的现象称为水利尿,A、D：尿量 B、C：渗透压,水利尿产生的机制？,水利尿与渗透性利尿的不同机制,水利尿：大量饮水后，血浆晶体渗透压降低，ADH分泌降低，水重吸收减少，尿量增加 渗透性利尿：小管液中溶质浓度升高，小管液渗透压升高，抑制了水的重吸收，尿量增加。如静注20G 50ml，超过肾糖阈，G重吸收达到极限，导致小管液渗透压升高，尿量增加。 大量饮生理盐水，尿量稍有增加。此时尽管滤过增加，但肾小管对NaCl的重吸收没有极限，因此不会造成小管液晶体渗透压的升高,醛固酮（aldosterone）,肾上腺皮质球状带分泌，主要作用保钠排钾（促进远曲
17、小管和集合管对钠的重吸收和钾的排出，同时增加Cl和水的重吸收） 醛固酮的作用机制是通过影响靶细胞的基因表达实现,醛固酮（aldosterone）,醛固酮分泌的调节： 肾素血管紧张素醛固酮系统 血钾和血钠浓度 ACTH的调节,心房利钠肽 ANP,具有明显的促进排钠排水作用，可能有以下机制： 1）与集合管上皮细胞膜上受体结合，通过cGMP途径，使管腔膜的钠通道关闭，抑制钠的重吸收 2）入球小动脉舒张，增加肾血流量和滤过率 3）抑制近球细胞分泌肾素 4）抑制肾上腺皮质球状带分泌醛固酮 5）抑制ADH分泌,思考题 肾小球滤过的动力和影响因素 近曲小管钠重吸收的机制 尿中钠与钾的来源 水、K、Cl-、AA、G、尿素等的重吸收与Na+重吸收的关系 肾髓质高渗形成的机制 尿的浓缩和稀释过程 ADH和醛固酮的生理作用及其释放调节的因素 水利尿产生的机制 大量出汗或大出血后尿量变化及其机制,diagram of artificial kidney,
