1、肾脏基本生理功能,血液透析基本原理,&,肾脏的解剖结构,肾 脏,肾实质,尿液引流管道,肾皮质,肾髓质,肾锥体,肾乳头,肾柱,肾大盏,肾小盏,肾盂,肾脏的解剖结构,肾大盏,肾单位,肾的基本功能单位,肾 单 位,肾小体,肾小管,肾小球肾小囊,近端小管髓袢细段远端小管,近曲小管 髓袢降支粗段,髓袢降支细段 髓袢升支细段,髓袢升支粗段 远曲小管,renal unit,肾单位,肾脏的基本生理功能,肾是维持机体内环境相对稳定的重要器官之一。通过尿的生成和排出可以：,排出机体大部分代谢终产物以及进入体内的异物；,调节细胞外液量和渗透压；,保留重要电解质（Na+、K+、Hco3-、Cl-），排出氢离子，维持酸
2、碱平衡。,肾小球的滤过功能,肾小球滤过功能，是指循环血液经过肾小球毛细血管时，血浆中的水和分子大小不同的溶质，滤入肾小囊形成超滤液（原尿）的功能，即肾脏清除代谢产物、毒物和体内过多的水分的功能。,滤 过 膜,肾小球的滤过功能,肾小球的滤过功能,内层是毛细血管的内皮细胞。内皮细胞有上许多直径50-100nm的小孔，称为窗孔，它可防止血细胞通过，但对血浆蛋白的滤过可能不起阻留作用。,肾小球的滤过功能,中间层是非细胞性的基膜，是滤过膜的主要滤过屏障。基膜是由水合凝胶构成的微纤维网结构，水和部分溶质可以通过微纤维网的网孔。有人把分离的基膜经特殊染色证明有4-8nm的多角形网孔。微纤维网孔的大小可能决定
3、着分子大小不同的溶质何者可以滤过。,肾小球的滤过功能,外层是肾小囊的上皮细胞。上皮细胞具有足突，相互交错的足突之间形成裂隙。裂隙上有一层滤过裂隙膜，膜上有直径4-14nm的孔它是滤过的最后一道屏障。通过内、中两层的物质最后将经裂隙膜滤出，裂隙膜在超滤作用中也很重要。,肾小球的滤过功能,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带负电荷的血浆蛋白，限制它们的滤过。肾在病理情况下，滤过膜上带负电荷的糖蛋白减少或消失，就会导致带负电荷的血浆蛋白滤过量比正常时明显增加，从而出现蛋白尿。,肾小球的滤过功能,肾小球滤过作用的动力,有效滤过压,肾小球的滤过功能,肾小球有效滤过压
4、,=,肾小球毛细血管压,+,囊内液胶体渗透压,-,血浆胶体渗透压,+,肾小囊内压,肾小球的滤过功能,由于肾小囊内的滤过液中蛋白质浓度较低，其胶体渗透压可忽力略不计。因此，肾小球毛细血管血压是滤出的唯一动力，而血浆胶渗透压和囊内压则是滤出的阻力。有效滤过压=肾小球毛细血管压-（血浆胶体渗透压+肾小囊内压）。,肾小球的滤过功能,肾小球的滤过功能,肾小球毛细血管内的血浆胶体渗透压不是固定不变的。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，就达到滤过平衡，滤过便停止了。,肾小球的滤过功能,
5、由此可见，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。相反，滤过平衡越靠近出球小动脉端，有效滤过的毛细血管长度越长，有效滤过压和滤过面积就越大，肾小球滤过率就越高。如果达不到滤过平衡，全段毛细血管都有滤过作用。,肾小球的滤过功能,影响肾小球滤过的因素,肾小球毛细血管血压,囊内压,血浆胶体渗透压,肾血流量,肾小管与集合管的转运功能,人两肾每天生成的肾小球滤过液达180L，而终尿仅为1.5L。这表明滤过液中约99%的水被肾小管和集合管重吸收，只有约1%被排出体外。不仅如此，滤过液中的葡萄糖已全部被肾小管重吸收回血；钠、尿素等被不同程度地重吸收
6、；肌酐、尿酸和K+等 还被肾小管分泌入管腔中。,肾小管与集合管的转运功能,一、肾小管与集合管的转运方式,肾小管和集合管的转运,重吸收：是指物质从肾小管液中转运至血液中,分泌： 上皮细胞将本身产生的物质或血液中的物质转运至肾小管腔,肾小管与集合管的转运功能,物质通过小管上皮细胞的转运,被动转运是指溶质顺电化学梯度通过肾小管上皮细胞的过程。水的渗透压之差是水的转运动力。水从渗透压低一侧通过细胞膜进入渗透压高一侧。,主动转运是指溶质逆电化学梯度通过肾小管上皮细胞的过程。主动转运需要消耗能量，根据主动转运过程中能量来源的不同，分为原发性主动转运和继发性主动转运。,肾小管与集合管的转运功能,肾小管与集合
7、管的转运功能,近端小管中物质的转运,Na+、CI-和水的重吸收,HCO3-重吸收与H+的分泌,K+的重吸收,葡萄糖重吸收,其他物质的重吸收和分泌,在近端小管的前半段，Na+主要与HCO3-和葡萄糖，氨基酸一起被重吸收,近球小管后半段，Na+和CI-主要通过细胞旁路而被被动重吸收,A：近球小管的前半段 X代表葡萄糖、氨基酸、磷酸盐 CI- B：近球小管的后半段F- 代表甲酸盐 HF，甲酸,Na+、CI-和水的重吸收,HCO3-重吸收与H+的分泌,HCO3-在血浆中以钠盐（NaHCO3）的形式存在，滤过中的NaHCO3滤入囊腔进入肾小管后可解离成Na+和HCO3-。通过Na+ -H+交换，H+由细
8、胞内分泌到小管液中，Na+进入细胞内，并与细胞内的HCO3一起被转运回血。由于小管液中的HCO3不易通过管腔膜，它与分泌的H+结合生成H2CO3，在碳酸酐酶作用下，H2CO2迅速分解为CO2和水。CO2是高度脂溶性物质，能迅速通过管腔膜进入细胞内，在碳酸酐酶作用下，进入细胞内的CO2与H2O结合生成H2CO3。H2CO3又解离成H+和HCO3。,K+的重吸收,肾小球滤过的K+，67%左右在近球小管重吸收回血，而尿中的K+主要是由远曲小管和集合管分泌的。有人认为，近球小管对K+的重吸收是一个主动转运过程。小管液中钾浓度为4mmol/L，大大低于细胞内K+浓度（150mmol/L）。因此在管腔膜处
9、K+重吸收是逆浓度梯度进行的。管腔膜K+主动重吸收的机制尚不清楚。,葡萄糖重吸收,肾小球滤过液中的葡萄糖浓度与血糖浓度相同，但尿中几乎不含葡萄糖，这说明葡萄糖全部被重吸收入血。微穿刺实验表明，重吸收葡萄糖的部位仅限于近球小管，尤其是在近球小管前半段，其他各段肾小管都没有重吸收葡萄糖的能力。因此，如果在近球小管以后的小管液中仍含有葡萄糖，则尿中将出现葡萄糖。,其他物质的重吸收和分泌,小管液中的氨基酸的重吸收与葡萄糖的重吸收机制相同，也与Na+同向转运。但是，转运葡萄糖的和转运氨基酸的同向转运体可能不同，也就是说同向转运体具有特异性。此外，HPO4-2、SO4-2的重吸收也与Na+同向转运而进行。
10、正常时进入滤液中的微量蛋白质则通过肾小管上皮细胞吞饮作用而被重吸收。体内代谢产物和进入体内的某些物质如青霉素、酚红，大部分的利尿药等，由于与血浆中蛋白结合而不能通过肾小球滤过，它们均在近球小管被主动分泌到小管液中而排出体外。,肾小管与集合管的转运功能,髓袢中的物质转运,近球小管液流经髓袢过程中，约20%的Na+、CI-、和K+等物质被进一步重吸收。髓袢升支粗段的NaCl重吸收在尿液稀释和浓缩机制中具有重要意义。,肾小管与集合管的转运功能,髓袢升支粗段继发性主动吸收CI-的示意图,肾小管与集合管的转运功能,远端小管和集合管中的物质转运,在远曲小管和集合管，重吸收大约12%滤过的Na+和CI-，分
11、泌不同量的K+和H+，重吸收不同量的水。水、NaCI的重吸收以及K+和H+的分泌可根据机体的水、盐平衡状况来进行调节。如机体缺水或缺盐时，远曲小管和集合管可增加水、盐的重吸收；当机体水、盐过剩时，则水、盐重吸收明显减少，水和盐从尿排出增加。因此，远曲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调节，而Na+和K+的转运主要受醛固酮调节。,尿液的浓缩与稀释,尿液的稀释是由于小管液的溶质被重吸收而水不易被重吸收造成的。这种情况主要发生在髓袢升支粗段。前已述及，髓袢升支粗段能主动重吸收Na+和CI-，而对水通透，故水不被重吸收，造成髓袢升支粗段小管液为低渗。在体内水过剩而抗利尿
12、激素释放被抑制时，集合管对水的通透性非常低。因此，髓袢升支的小管液流经远曲小管和集合管时，NaCI继续重吸收，使小管液渗透浓度进一步下降。可降低至50mOsm/kgH2O，形成低渗尿，造成尿液的稀释。,尿液的浓缩与稀释,尿液的浓缩与肾髓质梯度的建立、抗利尿激素的分泌有密切关系。 在抗利尿激素的作用下,低渗的小管液从外髓集合管流向内髓集合管时水分不断的重吸收,使小管液不断浓缩而变成高渗液。直至小管液与肾髓质的渗透浓度相近似为止,最终形成浓缩尿,其渗透浓度可高达1200mOsm/L。 由此可见,尿液浓缩的基本条件是肾髓质渗透梯度的建立和抗利尿素的存在。而髓袢是渗透梯度形成的主要结构基础,髓袢愈长则
13、浓缩功能愈强。而尿液浓缩的程度则与抗利尿激素的分泌量有关。,尿液的浓缩与稀释,尿液的浓缩与稀释,血液透析基本原理,血液透析这个词只是一般的叫法，专业名词叫血液净化。血液净化的涵义是：把患者的血液引出身体外并通过一种净化装置，完成对血液中溶质与水的传递，从而净化血液，达到治疗疾病的目的。血液净化应包括：血液透析、血液滤过、血液灌流、血浆置换、免疫吸附等。,血液透析基本原理,血液透析基本原理,一、弥散与透析,溶质溶于溶剂形成溶液是一个溶质均匀分散到溶剂中的过程。只要溶质在溶剂中的浓度分布不均一，即存在浓度梯度，溶质分子与溶剂分子的热运动就会使溶质分子在溶剂中分散趋于均匀。这种分子热运动产生的物质迁
14、移现象 称为弥散（diffusion）,血液透析基本原理,这种溶质趋于均一的弥散现象的运动定律，遵循物理学上的Fick定律： Ji=DiA(Ci/x)x-0=DiAdCi/dx Fick定律描述了在某距离(dx)内，溶质i 的弥散通量Ji与弥散面积A及浓度 Ci 成正比；Ji 的方向与浓度梯度方向相反，即溶质的传递方向由高浓度方向向低浓度方向迁移。,血液透析基本原理,溶质的这种弥散现象，不仅在均相，即均匀的溶剂中存在，在不同的相间，即使用一个半透膜（能通透溶质和溶剂的膜）将溶质分割成两部分，溶质也能跨膜丛高浓度测向低浓度侧弥散，这样一个跨膜弥散过程称作透析过程。,血液透析基本原理,血液透析基本
15、原理,血液透析就是基于这样一个原理发展起来的。在溶剂中溶质弥散进行传质，溶质受到的传质阻力是溶剂造成的。跨膜弥散遵循能量守恒与Fick定律，即透析过程溶质从血液侧经过半透膜到达透析液侧，溶质要克服血液侧溶剂、半透膜以及透析液侧溶剂三层传质阻力方能从血液侧到达透析液侧。,血液透析基本原理,血液透析基本原理,由Fick定律得出的几个结论（指导临床）：,透析过程的溶质传质阻力主要在血液一侧。因此，增加血液流率，改进血液侧流动状态，有助于降低血液侧传质阻力，既可以在不改变透析器的情况下提高透析效率，缩短透析时间。使用高流量透析器，由于血流速率高，则更利于缩短透析时间，从而达到治疗目的与效果。,血液透析
16、基本原理,半透膜的传质阻力与膜的厚度正相关。降低透析器空心纤维的厚度，有利于提高透析效率和缩短透析时间。,血液中溶质i的浓度与透析液中溶质i的浓度相差越大，即浓度梯度越大，则利于提高透析效率缩短透析时间。,膜面积影响透析效率，相同条件下膜面积越大则透析效率越高，透析时间可以缩短。,血液透析基本原理,二、对流与滤过：,滤过的定义：,用一个滤过膜将血液和滤过液分开，膜两侧有一定的压力差，血液中的水分再负压吸引下有血液侧对流至滤过液侧，血液中一定分子量的溶质也随着水分的传递从血液进入滤过液。这样一个跨膜对流传质的过程，称为滤过。,血液透析基本原理,滤过的基本原理:,血液滤过模仿肾单位的滤过重吸收原理
17、设计，将患者的动脉血液引入具有良好的通透性并与肾小球滤过膜面积相当的半透膜滤过器中，当血液通过滤器时，血浆内的水分就被滤出(类似肾小球滤过)，以达到清除潴留于血中过多的水分和溶质的治疗目的。,血液透析基本原理,由于流经滤过器的血流仅有200300ml/min(只占肾血流量的1/61/4)，故单独依靠血流产生的压力不可能滤出足够的液量，需在半透膜对侧由负压泵造成一定的跨膜压，一般限制在66.66kPa(500mmHg)以内，使流过滤器的血浆液体有35%45%被滤过，滤过率达到6090ml/min(约为肾小球滤过率的1/23/4)。,血液透析基本原理,血液滤过的溶质传质速率，与膜两侧的压力差成正相
18、关。,血液滤过器的性能是影响血液滤过溶质传质速率的关键。,血液的血细胞比容、血脂的含量影响对流传质速率。,前稀释对流传质速率高于后稀释，但总清除率低于后稀释。,血液透析基本原理,三、吸附与灌流,血液灌流：血液和吸附剂直接接触，溶质分子通过生物亲和力、静电作用力和范德华力被吸附剂吸附的过程。,血液透析基本原理,由于材料的分子化学结构和极化作用，许多材料表面带有不同基团，在正负电性的作用下，许多物质可以被材料表面所吸附。一些膜材料的表面的亲水集团可以选择性的吸附蛋白质、药物及有害物质。将材料制成具有大孔、中孔及微孔道结构的球形吸附剂，采用微囊进行包膜。血液中的溶质直接与吸附剂表面接触，经弥散通过囊膜进入吸附剂的大孔、中孔，最后进入微孔，在静电作用或范德华力作用下被吸附。,Thank You!,
