尿生成與排泄

1、兩類腎單位,表1. 兩類腎單位的比較,●球旁器(juxtaglomerular apparatus) 球旁細胞(juxtaglomerular cells) 入、出球小動脈中的肌上皮樣細胞, 內(nèi)含分泌顆粒, 顆粒內(nèi)含腎素(renin) 致密斑(macula densa) 可感受小管液中NaCl含量的變化, 傳遞給球旁細胞, 調(diào)節(jié)

2、腎素的釋放 球外系膜細胞(extraglomerular mesangial cell) 入、出球小動脈和致密斑之間 具有吞噬和收縮等功能,球旁器示意圖,3. 腎血流量的調(diào)節(jié)(regulation) ●自身調(diào)節(jié)(autoregulation) 動脈血壓在80~180mmHg范圍內(nèi)變動, 腎血流量相對穩(wěn)定 意義: 一般情況下, 保證泌

3、尿功能正常進行 ● 神經(jīng)和體液調(diào)節(jié)(neuro- & humoral ~) 腎交感神經(jīng)、E、NE、ANG等均可收縮 腎血管, 使腎血流量減少 意義: 緊急情況下, 血量重新分配, 保證心、腦等重要器官的血供,,fenestration,slit membrane,foot process,podocyte,● 濾過膜的通透性(permeabil

4、ity) 機械屏障(mechanical barrier): 決定于: 分子量大小 結(jié)構(gòu)基礎(chǔ): 基膜(最重要)和裂隙膜孔徑 分子? 4.0~8.2nm, 隨 ? 增大, 濾過量減少 電學(xué)屏障(mechanical barrier): 決定于: 濾過膜所帶電荷 正常時: 濾過膜通透性穩(wěn)定 腎小球腎炎: 屏障減弱, 出現(xiàn)多尿、少尿

5、、無尿 蛋白尿、血尿等,機械屏障示意圖,電學(xué)屏障示意圖,outside of capillary,inside of capillary,,,3. 腎小球濾過率和濾過分?jǐn)?shù) 腎小球濾過率 (glomerular filtration rate, GFR) 定義 (definition) 正常值: 125ml/min

6、 意義: 衡量腎功能的指標(biāo) 濾過分?jǐn)?shù) (filtration fraction, FF) 定義: GFR/RPF (renal plasma flow) 正常值: ≈ 19% 意義: 急性腎小球腎炎時, RPF?, GFR↓, FF↓ 心力衰竭時, RPF↓, GFR ?, FF↑,4. 有效濾過壓(eff

7、ective filtration pressure, EFP) EFP = 腎小球毛細血管靜水壓 －(血漿膠體滲透壓 + 腎小囊內(nèi)壓) 前者是濾過動力; 后兩者是重吸收動力 入球端: 有濾液生成 EFP = 45－(25 + 10) = 10mmHg 濾過平衡(filtration equilibrium)

8、點: 濾過停止 EFP = 45－(35 + 10) = 0mmHg,腎小球毛細血管靜水壓是液體濾出的動力血漿膠體滲透壓和囊內(nèi)壓是液體重吸收的動力,5. 影響腎小球濾過因素? 濾過系數(shù)(filtration coefficient, Kf) 定義(definition) 度量: Kf = k ? s 濾過

9、膜有效通透系數(shù)(k): 正常時穩(wěn)定 異常(如腎炎)時增高或降低: 多尿、少尿、無尿或蛋白尿、血尿等 有效濾過面積(s): 正常(兩腎)約1.5m2 異常(如高血壓晚期)時減少: 少尿、無尿,? 有效濾過壓(effective filtration pressure, EFP) 腎小球毛細血管靜水壓 (intracapillary hydrost

10、atic pressure) 正常時穩(wěn)定 大失血→動脈血壓降低(80mmHg以下) 或高血壓晚期→入球小動脈狹窄↓ 腎小球毛細血管血壓↓↓ 有效濾過壓↓↓ 腎小球濾過率↓,? 有效濾過壓(EFP) 囊內(nèi)壓(intracapsular hydrostatic pressure) 正常時穩(wěn)定 腎盂、輸尿管結(jié)石或腫瘤壓迫→尿路梗阻 或溶血性

11、疾病→血紅蛋白堵塞腎小管↓囊內(nèi)壓↑↓有效濾過壓↓↓腎小球濾過率↓,? 有效濾過壓(EFP)血漿膠體滲透壓(plasma colloid osmotic p.) 正常時穩(wěn)定肝、腎疾病→血漿蛋白減少或快速 i.v. 大量生理鹽水→血漿蛋白稀釋↓血漿膠體滲透壓↓↓有效濾過壓↑↓腎小球濾過率↑,GICHP,§3. 腎小管和集合管的物質(zhì)轉(zhuǎn)運功能 1. Na+、Cl?和水的重吸收 ?

12、近端小管(proximal tubule): 重吸收量: 約70% (2/3) 機制: 前半段和后半段不同 前半段: Na+與葡萄糖或氨基酸同向轉(zhuǎn)運 Na+與H+逆向轉(zhuǎn)運(Na+-H+交換) Cl?不被重吸收 后半段: NaCl—細胞

13、旁路和跨細胞轉(zhuǎn)運 水: 隨溶質(zhì)重吸收—等滲性重吸收,? 遠端小管(distal tubule)和 集合管 (connecting duct): 重吸收量: NaCl約12%, 水不等(可調(diào)) Na+受醛固酮(aldosterone)調(diào)節(jié), 水受血管升壓素(vasopres

14、sin)調(diào)節(jié) 機制: 多屬主動轉(zhuǎn)運 遠曲小管始段: Na+-Cl?同向轉(zhuǎn)運 遠曲小管后段與集合管: 主細胞: Na+通道(+基側(cè)膜鈉泵) 抑制劑: 氨氯吡咪(阿米洛利, amiloride) 閏細胞: 質(zhì)子泵(H+-K+ATP酶) 集合管:

15、 水孔通道(aquaporin),2. HCO3?的重吸收和H+的分泌 ? 近端小管 約80%~85%HCO3?重吸收 以CO2的形式單純擴散, 優(yōu)先于Cl? 受碳酸酐酶(carbonic anhydrase, CA)催化 乙酰唑胺(acetazolamide)可抑制此酶 與泌H+(Na+-H+交換)有關(guān) ? 髓袢升支粗段 HCO3

16、?重吸收機制與近端小管相同 ? 遠端小管和集合管 閏細胞主動泌H+(H+-K+ATP酶),近端小管重吸收HCO3?和泌H+的機制,lumen epithelial cells ISF,3. NH3的分泌與H+、HCO3?轉(zhuǎn)運的關(guān)系 ? NH3的分泌 部位: 腎小管各段、集合管 來源: 谷氨酰胺脫氨基 機制: 單純擴

17、散 與H+、HCO3?轉(zhuǎn)運的關(guān)系: NH3 + H+ → NH4+ (lumen) NH4+ + Cl? → NH4Cl (lumen) 分泌1 NH3和1 H+, 可回收1 Na+和1 HCO3? ∴ 泌NH3具有調(diào)節(jié)酸堿平衡的重要意義,lumen epithelial cells IS

18、F,,腎小管泌NH3與轉(zhuǎn)運H+、HCO3?的關(guān)系,4. K+的重吸收和分泌 ? 重吸收(reabsorption) 近端小管65%~70%, 髓袢25%~30%, 遠端小管和集合管不定(受調(diào)節(jié)) ? 分泌(secretion) 部位: 主要在遠端小管和集合管 機制: 主細胞(順電-化學(xué)梯度擴散) 閏細胞(可能H+-K+交換)

19、 刺激因素: 細胞外液K+濃度↑ 醛固酮分泌↑ 小管液流量↑ 反之或酸中毒時則K+分泌↓,5. 鈣的重吸收和排泄 ? 重吸收(reabsorption) 近端小管機制: 約80%經(jīng)細胞旁途徑, 約20%跨細胞膜 髓袢升支粗段: 可能為被

20、動機制 遠端小管和集合管: 跨細胞膜主動轉(zhuǎn)運 ? 排泄(excretion) 影響: 主要受PTH調(diào)節(jié)(見內(nèi)分泌章),6. 葡萄糖和氨基酸的重吸收 ? 葡萄糖(glucose) 部位: 近端小管(主要前半段) 重吸收量: 100% 機制: 繼發(fā)性主動轉(zhuǎn)運 腎糖閾(renal threshold for glucose):

21、 血糖濃度達180mg/100ml血液時 葡萄糖最大轉(zhuǎn)運率 (maximal rate of transport of glucose) 男性375mg/min; 女性300mg/min ? 氨基酸(amino acids): 與葡萄糖基本相同,§4. 尿液的稀釋和濃縮 尿液的滲透濃度(osmolality): 50~1200mOsm/(k

22、g?H2O) ∴ 腎臟具有稀釋和濃縮尿液的作用表2. 腎小管各部對水、鈉和尿素的不同通透性,? 逆流倍增(countercurrent multiplication) ——腎髓質(zhì)高滲梯度的形成機制 條件: U形結(jié)構(gòu)(逆流系統(tǒng)), 溶質(zhì)或水的單向通透 腎逆流倍增的條件和特點: U形髓袢, 腎小管各部通透性差異(

23、見表2) 特點: 髓質(zhì)間質(zhì)高滲 腎髓質(zhì)滲透梯度的形成機制: 外髓部: 髓袢升支粗段主動重吸收NaCl 內(nèi)髓部: 尿素由集合管進入間質(zhì)和再循環(huán) 髓袢升支細段重吸收NaCl,? 逆流交換(countercurrent exchange)—腎髓質(zhì)高滲梯度的維持機制 腎逆流交換的條件和特點: 類似逆流倍增 意義:

24、留住溶質(zhì), 帶走水份,§5. 影響和調(diào)節(jié)尿生成的因素 1. 腎小球濾過量的調(diào)節(jié)(見前) 2. 影響腎小管和集合管重吸收和分泌的因素 ? 小管液中溶質(zhì)濃度 ——滲透性利尿(osmotic diuresis) 機制: 小管液中溶質(zhì)濃度↑→ 小管液滲透壓↑→ 阻止水重吸收

25、 → 尿量↑ 實例: 糖尿病多尿, 甘露醇脫水 ? 球-管平衡(glomerulotubular balance) 定比重吸收(constant fraction reabs.) 機制和意義(保持尿量和尿鈉相對穩(wěn)定),3. 神經(jīng)調(diào)節(jié)(neuroregulation) ? 腎交感神經(jīng)(renal sympathetic nerve)的

26、作用 支配腎血管平滑肌(?受體)→ 血管收縮→腎血流量↓→濾過↓ 支配近球細胞(?受體) →腎素釋放↑→ 血管緊張素Ⅱ和醛固酮↑→保鈉排鉀 支配腎小管(近端小管和髓袢)→ Na+、Cl?、水重吸收↑ ? 影響腎交感神經(jīng)的因素 血容量改變→心肺感受器反射→ 血壓改變→

27、壓力感受性反射→,4. 體液調(diào)節(jié)(humoral regulation) ? 血管升壓素(vasopressin, VP) 又稱抗利尿激素(antidiuretic hormone, ADH) 來源: 下丘腦視上核、室旁核 儲存: 神經(jīng)垂體 作用:↑遠曲小管和集合管的水通透性, ↑水的重吸收, 使尿液濃縮, 尿量↓

28、 機制: 作用于小管上皮細胞膜上V2受體, ↑膜上水孔通道數(shù)量, 使水通透性↑ 分泌調(diào)節(jié): 血漿晶體滲透壓、循環(huán)血量、 動脈血壓、惡心、疼痛、應(yīng)激等,? 腎素-血管緊張素-醛固酮系統(tǒng) (renin-angiotensin-aldosterone system, RAAS) 來源: 腎上腺皮質(zhì)球狀帶

29、(指醛固酮) 作用: ↑遠曲小管和集合管重吸收Na+, 排出K+(保鈉排鉀), 水隨Na+重吸收, 尿量↓(鈉水潴留) 機制: 作用于小管上皮細胞內(nèi)受體, 產(chǎn)生多種醛固酮誘導(dǎo)蛋白 (aldosterone-induced protein) 分泌調(diào)節(jié): RAAS、血K+和血Na+水平,

30、? 心房鈉尿肽(atrial natriuretic peptide, ANP) 來源: 心房肌細胞合成和分泌 作用: 舒張入球小動脈, 濾過率↑ 抑制集合管重吸收NaCl 抑制腎素、醛固酮、ADH分泌 分泌調(diào)節(jié): 心房壁受牽拉 其他活性物質(zhì)(如ACh, NE, CGRP,

31、 ADH, 高血K+等)? 其他活性物質(zhì): 如緩激肽、NO、PGE2、PGI2等,§7. 尿的排放(micturition) 1. 尿量(urine volume) 正常成人尿量1~2L/d, 平均1.5L/d 尿量超過2.5L/d, 為多尿 尿量少于400ml/d, 為少尿 尿量不足100ml/d, 為無尿

32、 2. 尿的理化性質(zhì)(略) 3. 膀胱和尿道的神經(jīng)支配(見圖) 盆神經(jīng): 副交感神經(jīng), 有傳入、傳出纖維 腹下神經(jīng): 交感神經(jīng), 有傳入、傳出纖維 陰部神經(jīng): 軀體神經(jīng), 有傳入、傳出纖維,盆神經(jīng): 傳入膀胱充脹感、 傳出支配膀胱逼 尿肌(收縮)和 內(nèi)括約肌(舒張)腹下神經(jīng): 傳入膀胱痛覺、 傳出支配膀胱逼

33、 尿肌(舒張)和 內(nèi)括約肌(收縮)陰部神經(jīng): 傳入尿道感覺、 傳出支配外括約 肌(收縮),4. 排尿反射(micturition reflex) 當(dāng)尿量增至400~500ml, 產(chǎn)生尿意并發(fā)動反射 初級中樞在骶段脊髓 高級中樞在大腦皮質(zhì) 高級中樞對初級中樞具有控制作用 排尿反射存在正反饋5. 排尿異常(abnormalit