生理学学习指南尿的生成和排出.docx

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生理学学习指南尿的生成和排出

生理学学习指南--尿的生成和排出

一、基本要求

　　掌握：

1.肾小球滤过：

滤过膜及通透性；影响肾小球滤过的因素。

　　2.肾小管与集合管重吸收功能：

重吸收方式（主动、被动）及Na+、Cl-、H2O、HCO-、K+、葡萄糖重吸收。

溶质浓度、肾小球滤过率对肾小管与集合管重吸收功能影响。

　　3.肾泌尿功能的调节：

抗利尿激素、醛固酮的生理作用及其分泌的调节。

　　熟悉：

1.肾血液供应特点、肾血流调节。

　　2.分泌与排泄机能：

H+、NH3、K+的分泌。

　　3.髓质渗透梯度形成的机制和浓缩尿与稀释尿的形成。

　　了解：

1.肾的功能、结构特点

　　2.膀胱与尿道的神经支配、排尿反射。

　　二、基本概念

　　肾单位（nephron）、肾小球滤过率（glomerularfiltrationrate，GFR）、滤过分数（fildtrationfraction）、有效滤过压（effectivefiltrationpressure）、水利尿（waterdiuresis）、渗透性利尿（osmoticdiuresis）、重吸收（reabsoption）、管-球反馈（tubuloglomerularfeedback）、滤过平衡（filtrationequilibrium）、清除率（clearance）、球-管平衡（glomerulotubularbalance）、肾素-血管紧张素-醛固酮系统（renin-angiotensin-aldosteronesystem）。

　　三、重点与难点提示

　　肾是体内最重要的排泄器官，通过尿的生成和排出维持内环境相对稳定：

①排除大部分代谢终产物及异物。

每天尿量小于400ml，将有部分代谢终产物在体内积聚。

每天尿量在100～400ml，称少尿，少于100ml，称无尿。

②调节细胞外液量和渗透压；③保留体液中的Na+、K+、HCO-3、CI-等重要电解质，排出H+，维持酸碱平衡。

此外，肾还具有内分泌功能，产生肾素、促红细胞生成素、羟化的维生素D3等生物活性物质。

　　1、肾脏的功能解剖和肾血流量

　　1.1肾的功能解剖

　　1.1.1肾单位：

由肾小体与肾小管组成：

　　①肾小体分布于肾皮质，包括肾小球（毛细血管球）和肾小囊；

　　②肾小管可分近球小管（包括近曲小管、髓袢降支粗段）、髓袢细段（分为降支细段和升支细段）、远球小管（包括髓袢升支粗段和远曲小管）三部分。

远曲小管汇入集合管。

集合管接受多个肾单位运来的液体。

　　1.1.2皮质肾单位和近髓肾单位：

皮质肾单位位于外、中皮质层，约占总数的85%～90%，肾小球较小，髓袢和球后直小血管短，入球与出球小动脉口径之比约2：

1.皮质肾单位位于内皮质层，约占总数的10%～15%，肾小球较大，髓袢和球后直小血管长，入球与出球小动脉口径之比约1：

1，与尿液浓缩、稀释有关。

　　1.1.3近球小体由颗粒细胞、系膜细胞和致密斑组成。

颗粒细胞分泌肾素，致密斑感受小管液中Na+含量的变化，调节肾素的释放。

　　1.2肾血流量的调节

　　1.2.1自身调节：

指不依赖于外来神经和体液因素的条件下动脉血压在80～180mmHg范围内变化时，肾血流量维持不变，维持肾小球滤过率相对恒定。

自身调节只涉及肾皮质的血流量。

　　1.2.2神经和体液调节：

交感神经兴奋、肾上腺素、去甲肾上腺素、血管升压素、血管紧张素均可使肾血管收缩，肾血流减少。

在紧急情况下，可使肾血流量与全身血流分配的需要相适应。

休克时肾血流的减少，有助于保证心脑的供血。

　　2、尿生成的过程

　　尿液生成过程：

①通过肾小球的滤过作用生成原尿；②通过肾小管和集合管对小管液的重吸收和分泌和排泄，最后形成终尿。

　　2.1原尿的生成--肾小球的滤过功能

　　单位时间内（每分钟）两肾生成的超滤液量（原尿量），称肾小球滤过率。

肾小球滤过率和肾血浆流量的比值，称为滤过分数。

　　2.1.1滤过膜及其通透性滤过膜由肾小球毛细血管内皮细胞、基膜和肾小囊脏层上皮细胞三曾层构成。

除大分子蛋白质外，其余血浆成分都可通过滤过膜形成原尿。

原尿是血浆的超滤液。

　　基膜的空隙较小，是滤过膜的主要滤过屏障。

滤过膜各层有带负电荷的糖蛋白，可排斥带负电荷的血浆蛋白，限制其滤过。

通透性的高低决定于被滤过物质的分子大小及其所带的电荷，但以分子大小为主。

在分子大小相同的情况下，带正电荷者易通过，带负电荷难通过。

　　2.1.2有效滤过压肾小球滤过作用的动力。

囊内液蛋白浓度极低，其胶体渗透压可略而不计。

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）。

血液在肾小球毛细血管中流动时，随着血浆的滤出，血浆胶体渗透压逐渐上升，有效滤过压逐渐降低到零，而达到滤过平衡。

正常时并非肾小球毛细血管全段都有滤液形成。

　　2.1.3影响肾小球滤过的因素

　　2.1.3.1滤过膜面积和通透性：

急性肾小球肾炎时，肾小球毛细血管腔变窄或完全阻塞，使有效滤过面积减小，肾小球滤过率降低，导致少尿。

若滤过膜上糖蛋白减少使滤过膜负电荷减少，通透性增大，带负电荷的血浆蛋白滤过，而出现蛋白尿。

　　2.1.3.2有效滤过压：

凡影响肾小球毛细血管血压、囊内压和血浆胶体渗透压的因素都可影响有效滤过压。

　　①动脉血压降至肾血流自身调节的下限（80mmHg）以下时，肾小球毛细血管血压降低，肾小球滤过率减少；反之亦然。

如高血压病晚期，入球小动脉硬化，口径缩小，肾小球毛细血管血压明显降低，有效滤过压降低而少尿。

　　②输尿管受压或阻塞时，囊内压升高，有效滤过压降低。

　　③静脉滴注大量生理盐水时，由于血浆胶体渗透压降低而有效滤过压增大。

　　2.1.3.3肾血浆流量：

主要影响肾小球毛细血管中血浆胶体渗透压上升的速率。

肾血浆流量多，肾小球滤过率大。

交感神经兴奋可使肾血流量、肾血浆流量显著减少，肾小球滤过率降低，尿量减少。

　　2.2终尿的生成--肾小管和集合管的重吸收和分泌、排泄功能-

　　2.2.1肾小管、集合管的重吸收功能

　　2.2.1.1近球小管：

小管液中约67%的Na+、Cl-与水在近球小管被重吸收。

其中Na+主要为主动重吸收，Cl-为被动吸收。

水随小管液中。

NaCl等溶质吸收后所形成的管内外渗透压差而被动重吸收，其吸收量不受神经、激素调节，与体内是否缺水无关。

HCO-3是以CO2形式重吸收。

HCO-3先与肾小管分泌的H+结合，生成H2CO3，离解为CO2和水。

CO2扩散入细胞，在碳酸酐酶作用下，再与水生成H2CO3，又离解为H+和HCO-3.HCO-3与Na+一起转运入血。

葡萄糖和氨基酸的重吸收：

机制为与Na+的同向继发性主动转运。

葡萄糖的重吸收部位限于近球小管。

肾小管对葡萄糖的重吸收能力有限，尿中开始出现葡萄糖时的血糖浓度，称肾糖阈，为160～180mg%.

　　2.2.1.2远曲小管和集合管：

滤液中约12%的Na+与Cl-，以及不同量的水在远曲小管和集合管重吸收，并可随机体的水、盐平衡状态进行调节。

水的重吸收受抗利尿激素调节；Na+和K+的转运主要受醛固酮调节

　　2.2.2肾小管和集合管的分泌与排泄

　　2.2.2.1泌H+：

以H+-Na+交换方式进行。

　　2.2.2.2泌K+：

以K+-Na+交换方式进行。

尿中的K+排泄量随K+的摄入量而异，从而维持机体血K+浓度相对稳定。

Na+-K+交换和H+-Na+交换之间有竞争性抑制。

酸中毒时由于H+-Na+交换增强，Na+-K+交换减弱，K+的分泌排出减少而出现高血钾。

高血钾时由于Na+-K+交增强，H+-Na+交减弱而H+分泌排出减少，出现酸中毒。

　　2.2.2.3泌NH3：

NH3在小管液中与H+结合生成NH+4，使小管液中的H+浓度降低，有利于肾小管进一步泌H+.NH+4与Cl-形成NH4Cl随尿排出。

NH3的分泌还能促进Na+和HCO-3的重吸收。

酸中毒时NH3分泌增加。

　　3.尿液的浓缩和稀释

　　尿液的浓缩与稀释是根据尿的渗透压与血浆渗透压相比较而确定的。

血浆的渗透压约为300mOsm/L.当体内缺水时尿的渗透压将明显高于血浆渗透压，称为高渗尿，表示尿被浓缩。

若饮水过多时尿的渗透压将低于血浆渗透压，称为低渗尿，表示尿被稀释。

如果无论机体缺水或水过剩，其尿液的渗透压总是与血浆渗透压相等或相近，称为等渗尿，表明肾脏的浓缩和稀释功能严重减退。

肾脏通过排泄浓缩尿或稀释尿有助于维持体液的正常渗透压，对维持机体的水平衡起重要作用。

测定尿的渗透压可了解肾脏浓缩和稀释功能。

　　3.1尿的浓缩和稀释机制

　　实验表明，肾皮质部位的细胞外渗透压与血浆相等，而进入肾髓质组织液的渗透压高于血浆，且从外髓部至内髓部存在很大的渗透压梯度，越向乳头部，渗透压越高，可高达血浆渗透压4倍。

肾髓质高渗梯度的存在，是促进远曲小管、集合管重吸收水分，促使尿液得以浓缩的生理学基础。

在抗利尿激素作用下，远曲小管、集合管对水的通透性增高，小管液中的水分被髓质高渗不断吸出管外，管内溶质浓度不断增高而形成高渗的浓缩尿。

若抗利尿激素分泌减少，远曲小管、集合管对水的通透性降低，水不易吸收，同时由于Na+不断被主动重吸收，则可使尿液渗透压下降，形成稀释尿。

因此，肾髓质高渗梯度及抗利尿激素的存在，是尿液浓缩的基本条件。

正常情况下，抗利尿激素的释放量是决定尿液浓缩程度的关键因素。

　　3.2肾髓质高渗梯度的形成

　　肾髓质高渗梯度的形成与肾小管各段的不同生理特性有关。

　　3.2.1外髓部高渗梯度的形成位于外髓部的髓袢升支粗段可主动重吸收NaCl，而对水不易通透，故升支粗段小管液向皮质方向流动时，因其NaCl不断进入周围组织液，一方面使小管液渗压逐渐降低，成为低渗液；一方面造成外髓部组织液的高渗，而且愈近内髓部，渗透压愈高，形成渗透梯度。

　　3.2.2内髓部高渗梯度的形成当小管液流经远曲小管和外髓部集合管时，由于管壁对尿素不易通透，同时水因抗利尿激素的存在而被渗透性重吸收，因而使管内尿素浓度逐渐增高。

至内髓部集合管时，由于管壁对尿素易通透，尿素即顺浓度差迅速扩散至管周组织液，造成内髓组织液的高渗。

髓袢升支细段对尿素有中等通透性，内髓组织液中的尿素可部分扩散入髓袢升支细段，经远曲小管、外髓部集合管至内髓部集合管时再扩散入组织液，形成尿素再循环，这将促进内髓组织液中高渗梯度的形成。

　　在髓袢降支细段，水易通透，但对NaCl不易通透，当小管液流经该段时，在髓质高渗的作用下使小管液中的水不断渗入组织液，管内NaCl的浓度逐渐增高，至转折处达。

当小管液流向髓袢升支细段时，由于该段对水不易通透而对NaCl通透性良好，小管液中的NaCl即不断向管外组织液扩散形成渗透压梯度。

　　综上所述，各部肾小管对水、NaCl和尿素的通透不同是肾髓质高渗梯度形成的前提，外髓部的高渗梯度主要由髓袢升支粗段对NaCl的主动重吸收形成，而内髓部的高渗梯度主要是由尿素和NaCl共同形成。

其中髓袢升支粗段对NaCl的主动重吸收是形成整个肾髓质渗透梯度的主要动力。

　　3.2.3肾髓质高渗梯度的保持肾髓质高渗梯度的保持有赖于直小血管的作用。

直小血管由近髓肾单位出球小动脉延续而来，与髓袢平行，呈U形，对水及小分子溶质（NaCl与尿素等）具有通透性。

当血液流经直小血管降支时，周围组织液中的NaCl和尿素浓度较高，不断顺浓度差向血管内扩散，而水则不断渗出，使血管内NaCl和尿素的浓度不断升高至转折处达值。

转向升支后，由于血管内NaCl和尿素的浓度高于同一水平组织液内的浓度，将发生与降支相反的扩散过程，NaCl和尿素不断顺浓度差向组织液扩散，使形成髓质高渗的溶质不被血液大量带走。

同时由于细而长的直小血管对血流阻力较大，血压不断降低，有效滤过压也不断降低，促进水向血管内转移，这样就使重吸收的水随血流返回体循环，从而保持了肾髓质高渗状态。

　　3.3影响尿浓缩和稀释的因素

　　3.3.1髓袢的结构与机能髓袢是形成髓质渗透梯度的重要结构，髓袢愈长，形成肾髓质高渗梯度的能力愈强，浓缩能力也就越强。

人类肾髓袢长度随个体生长发育而逐渐伸长，婴儿髓袢很短，故浓缩能力较低。

肾脏疾病累及内髓部，特别是肾乳头部受损时，如慢性肾盂肾炎引起肾髓质纤维化，肾囊肿引起肾髓质萎缩，都将使髓袢机能受损，浓缩能力降低。

速尿、利尿酸可抑制髓袢升支粗段对NaCl的主动重吸收，抑制髓质高渗梯度的建立，具有强大的利尿作用。

　　3.3.2尿素浓度尿素为蛋白质代谢的产物，是形成内髓高渗的重要因素。

某些营养不良的病人，由于蛋白摄入不足，尿素的生成减少，以致髓质高渗梯度降低，尿浓缩能力减弱。

老年人蛋白代谢率降低，尿浓缩机能减弱，偶然摄入蛋白质时，可使尿浓缩功能改善。

　　3.3.3直小血管的血流直小血管血流过快使NaCl和尿素得不到充分交换，将使更多的溶质从髓质中"冲洗"出去，使髓质高渗梯度降低。

直小血管血流过慢，也可因水不能及时随血流带走，而使髓质高渗梯度降低。

肾髓血流不具有自动调节能力，随动脉血压改变而改变。

某些高血压病人尿浓缩能力减弱，可能是由于髓质血流增加而导致高渗梯度降低的结果。

此外，髓质血管受神经的影响较弱，当交感神经兴奋时可因皮质血管强烈收缩而使血流转入髓质，造成髓质血流量增加，髓质高渗梯度难以保持。

据认为，大失血后排出低渗尿可能与此有关。

　　3.3.4集合管的功能当抗利尿激素分泌不足或远曲小管集合管对抗利尿激素反应低下均可导致远曲小管、集合管对水通透性降低，浓缩功能减弱，尿量异常增多，产生"尿崩症".

　　4、尿生成的调节

　　4.1肾内自身调节

　　4.1.1小管液溶质浓度：

由溶质所形成的渗透压，是肾小管重吸收水分的对抗力量。

若小管液中溶质浓度过高，可妨碍肾小管对水的重吸收，尿量增多，称渗透性利尿。

临床上注射不被肾小管吸收的甘露醇等，可增加小管液溶质浓度，引起利尿。

　　4.1.2球-管平衡：

近球小管对Na+、水的重吸收率始终占肾小球滤过率的65%～70%，称为球-管平衡。

意义：

使尿中排出的溶质和水不因肾小球滤过率的增减而有大幅度变动。

　　4.2神经和体液调节

　　4.2.1肾交感神经：

兴奋时尿量减少。

机制：

①入球小动脉强烈收缩，肾小球毛细血管的血浆流量减少，血压下降，肾小球滤过率减少；②刺激近球小体颗粒细胞释放肾素，引起循环血中血管紧张素Ⅱ和醛固酮含量增加，增加肾小管对NaCl和水重吸收；③直接支配肾小管，增加肾小管对NaCl和水重吸收。

　　4.2.2抗利尿激素：

　　由下丘脑视上核、室旁核的神经元合成，经下丘脑－垂体束运送到神经垂体贮存、释放。

其作用是增加远曲小管、集合管对水的通透性，促进水的重吸收，使尿液浓缩、尿量减少。

抗利尿激素分泌的调节因素：

①血浆晶体渗透压升高刺激下丘脑的渗透压感受器，使抗利尿激素释放增多；②循环血量减少，通过容量感受器引起抗利尿激素的释放；③动脉血压升高，刺激颈动脉窦压力感受器反射性抑制抗利尿激素的分泌。

大量饮清水后，血浆晶体渗透压下降而引起抗利尿激素分泌减少，尿量增多，称为水利尿。

　　4.2.3醛固酮：

　　由肾上腺皮质球状带分泌，可促进远曲小管、集合管对Na+、水的重吸收，促进K+的排出，即保Na+、排K+、保水，使得细胞外液增多。

　　醛固酮分泌调节因素：

　　1）肾素-血管紧张素-醛固酮系统：

肾素分泌增多时，血管紧张素Ⅱ、Ⅲ生成增多，刺激醛固酮分泌。

肾素分泌的调节因素：

①入球小动脉血压下降，血流量减少可通过牵张感受器，使肾素分泌增多；②肾小球滤过率减少，流经致密斑的Na+量减少，刺激致密斑感受器，使肾素分泌增多；③交感神经兴奋和肾上腺素、去甲肾上腺素可直接刺激颗粒细胞分泌肾素。

　　2）血K+和血Na+浓度：

　　血K+增多、血Na+降低，直接刺激肾上腺皮质分泌醛固酮。

　　5、肾脏泌尿功能的评价

　　5.1肾小球功能的评价

　　肾小球的主要功能为滤过作用，因此，肾小球滤过率是反映其滤过功能的客观指标。

肾小球滤过率的测定通常采用血浆清除率试验。

　　5.1.1血浆清除率

　　5.1.1.1血浆清除率的概念

　　血浆清除率是指肾在单位时间（一般用每分钟）内将多少毫升血浆中所含的某物质完全清除出去，这个被完全清除了某物质的血浆毫升数称为该物质的清除率（C，ml/min）。

若已知尿中某物质的浓度（U，mg/100ml）和血浆中物质的浓度（P，mg/100ml），那么尿中每分钟排出的该物质（即U×V）将等于从C毫升血浆中清除出来的，U×V=C×P，也即U×VC=P

　　5.1.1.2肾小球滤过率的测定

　　假如某物质在肾小球可以自由滤过，则它在原尿中的浓度与其血浆浓度相等。

又假如该物质随小管液流经肾小管时既不被重吸收，也不被分泌排泄，则尿中排出的该物质只能随血浆经肾小球滤过而来，其血浆清除率即为滤过的血浆量，也即肾小球滤过率。

菊粉符合这一条件。

临床上通过静脉输入一定量的菊粉，测定其菊粉清除率，其值可以代表肾小球滤过率。

　　5.1.2血清尿素氮、肌酐和尿酸测定

　　血中尿素氮、肌酐、尿酸主要经肾小球滤过而排出体外。

若体内这些物质的来源稳定，则血中的浓度取决于肾小球的滤过能力。

当肾小球滤过率降低时血中这些物质排出减少，浓度将会增高。

故测定血中尿素氮、肌酐和尿酸浓度可间接了解肾小球滤过功能。

此外，血中尿素氮、肌酐和尿酸的升高也可能是这些物质来源增多由肾外因素所致等，判断结果时应注意鉴别。

　　5.2肾小管功能试验

　　肾小管功能试验包括近端和远端肾小管功能试验两部分。

　　5.2.1近端肾小管功能试验

　　5.2.1.1酚红排泄试验：

酚红经静注射后大部分与血浆白蛋白结合，主要经肾脏排出。

尿液中酚红94%来自近球小管上皮细胞主动排泌，仅4%由肾小球滤过，故尿液中酚红排出量可作为判断近球小管分泌排泄功能的指标。

此外，当肾血流减少等肾前因素也可使酚红排泄量降低。

　　5.2.1.2肾小管葡萄糖重吸收量试验：

近球小管是小管液中葡萄糖吸收的部位。

肾小管葡萄糖重吸收量的测定可以反映近球小管重吸收功能的变化。

　　5.2.2远端肾小管功能试验

　　当机体饮水时，因抗利尿激素的分泌增多，远曲小管、集合管对水重吸收增多，尿液浓缩，尿量减少，尿比重和尿渗透压增高。

反之尿量稀释，尿量增多，尿比重和尿渗透压降低。

因此，通过测定尿液的比重和渗透压，可以了解肾小管的浓缩稀释功能。

　　5.3肾血流量测定

　　肾血流量的测定也可采用清除率的测定方法。

如果血浆中某一物质经过一次肾循环时，通过滤过和分泌完全将其清除出去，则该物质的血浆清除率即等于每分钟肾血浆流量。

再根据红细胞比容将肾血浆流量换算为肾血流量碘锐特和对氨基马尿酸符合这一条件。

　　6、排尿反射

　　膀胱尿量充盈到一定程度，刺激膀胱壁牵张感受器，引起排尿反射。

反射的初级中枢在骶髓，传入、传出纤维均在盆神经，引起逼尿肌收缩，内括约肌舒张，尿液进入后尿道，刺激尿道感受器，冲动沿阴部神经再传到脊髓排尿中枢，正反馈地加强逼尿肌收缩，外括约肌舒张，尿液排出。

脊髓排尿中枢受损，可引起尿潴留；与大脑皮层失去联系，引起尿失禁