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1、肾脏生理学,七病区：及臻,论述,大医精诚,研讨,百倍努力，珍惜生命之托！ 百年不息，打造和谐医院！,概 述 肾脏的主要功能: 1.排泄 肾脏是机体最 重要的排泄器官, 排泄物 质的量大、种类多。,1,第一节 肾的功能解剖 与肾血流量,一、肾 单 位,(一)肾单位的构成,3,肾脏分皮质（cortex）和髓质（medulla） 两部分，髓质内形成若干肾锥体，其顶部是肾乳 头。,4,5,(二）皮质肾单位与近髓肾单位 1.皮质肾单位：主要分布于外皮质层和中 皮质层。人肾约占85-90%，肾单体积小；动 脉的口径入球A与出球A之比为2:1、出球A进 一步分为毛细血管缠绕在皮质肾小管围。,6,2.近髓肾单
2、位：分布于靠近髓质的皮质 层，人肾约占10-15%。肾单位的体积大；髓 袢长（可达内髓质层或乳头部）；出球A可 形成网状毛细血管和U形直小血管,直小血管 深入髓质。形成的毛细血管包绕髓袢升支和集 合管，此与尿液浓缩、稀释功能有关。,7,8,(三)球旁器 球旁器由球旁细胞、系膜细胞、和致密斑组成，主要分布在皮质肾单位。,AA: 入球动脉 EA: 出球动脉 G: 球旁细胞 MD: 致密斑 B: 鲍曼氏囊 M: 系膜细胞 BM: 基底膜 FP: 足突 P: 足细胞（球上皮细胞） EN: 毛细血管内皮细胞 PT: 肾小管上皮细胞,9,（四）肾的神经支配 肾脏只有交感神经支配，其末梢分布于 肾动脉（尤其
3、是入球小动脉和出球小动脉的 平滑肌）、肾小管、球旁细胞。交感末梢释 放NE，调节肾血流量、肾小球滤过率、肾小 管的重吸收和肾素释放。,10,（五）肾血管的特点 肾动脉由腹主动脉垂直发出，且较短， 肾小球毛细血管网介于入球和出球小动脉之 间，入球与出球的口径为2:1，故肾小球毛细 血管内的血压较高，有利于滤过。而缠绕在肾 小管周围的毛细血管内血压较低，可促进其重 吸收。出球动脉的两端都是毛细血管，因而也 称为肾门脉。,11,二、肾血流量及其调节,供血特点：量大（1200ml/min，占心输出量的 1/5-1/4） 皮质多于髓质（皮质94%、外髓5%、 内髓1%） （一）自身调节 1.定义：安静情
4、况下动脉血压可在一定范围 （80-180mmHg)内变动，而肾血流量保 持相对稳定。 2.机制：肌源性学说；管-球反馈。 3.生理意义：维持生理状态下的正常泌尿能。,12,（二）神经和体液调节 1.神经调节 交感神经入球小动脉和出球小动脉收缩（特 别是入球小动脉）RBF。 2.体液调节 缩血管：E、 NE、Ang、VP 舒血管：NO、PG 3.生理意义：在紧急情况下，通过神经体液调 节减少RBF，以保证心、脑等重要器官的血液 供应。,13,第二节 肾小球的滤过功能,肾小球滤过的研究方法 微穿刺和微量分析。 肾小球滤过功能的衡量指标: 1.肾小球滤过率（glomerular filtration
5、 rate， GFR）单位时间内（每分钟）两肾生成的超滤液 量，125ml/min。 2.滤过分数（filtration fraction，FF） 肾小球滤过率与肾血浆流量的比值，约19%（1200/660）。,14,一、滤过膜及其通透性 滤过膜有三层结构毛细血管内皮、基膜、肾小 囊上皮，其大小不同的孔道构成滤过的机械 屏障。 滤过膜上带负电荷的蛋白质则构成其电学屏障。 滤过膜的通透性取决于被滤过物质的有效分子半径 和电荷正负，分子的有效半径4.2nm的不能滤过，如白蛋白。,15,二、有效滤过压 （effective filtration pressure，EFP） 有效滤过压=肾小球毛细血管
6、血压（血浆胶体渗 透压+囊内压） 有效滤过压是滤过的动力，当有效滤过压为0时（即达滤过平点），滤过停止。 三、影响肾小球滤过的因素 （一）滤过膜的面积和通透性,16,（二）有效滤过压 1.肾小球毛细血管血压 2.血浆胶体渗透压 3.囊内压 （三）肾血浆流量（renal plasma flow，RPF） RPF肾小球毛细血管内血浆胶体渗透压上升速度滤过平衡点后移毛细血管有效滤过管段延长有效滤过面积GFR。 相反，RPFGFR。 （考虑滤过储备问题！）,17,影响有效滤过的因素： 一、有效滤过压（1.2.3.） 二、滤过膜的通透性和面积 1：滤过膜的通透性 2：滤过膜的面积 3：肾血浆流量（平衡点
7、退后等于面积增 大）,第三节 肾小管与集合管的转运功能,原尿180L/d，终尿1.5L/d，99%的物质被重吸收，仅1%排出。,18,原发性主动转运（primary active transport） 继发性主动转运（secondary active transport） 同向转运（count-transport） 逆向转运（antiport） 电中性转运（electroneutral transport） 生电性转运（electrogenic transport）,19,二、各段肾小管和集合管的转运功能 （一）近球小管 1.Na+、Cl-、H2O的重吸收 （1）Na+、Cl-的转运机制 前半
8、段：Na+主动重吸收（泵-漏模式），大 部分Na+与HCO3-、葡萄糖、氨基酸同 向转运，另一部分Na+则与H+逆向运。 后半段：细胞旁途径Na+、Cl-被动重吸收 跨上皮细胞途径Na+主动重吸收,20,21,22,（2）H2O的重吸收机制 渗透性被动重吸收 2.对HCO3-的重吸收与H+的分泌 （1）HCO3-的重吸收机制：以CO2形式进行 （2）H+的分泌：通过Na+-H+交换分泌到管腔,23,3.K+的重吸收 主动方式，主要在近端小管。 4.葡萄糖的重吸收 仅限于近球小管，为继发性主动重吸收 有饱和现象 肾糖阈（180mg/100ml）=（9-10mmol/L） 葡萄糖吸收极限量 5.对
9、其它物质的重吸收和分泌,24,(二）髓袢 1.降支：水被动重吸收 2.升支细段：NaCl被动重吸收（尿素的近髓处 渗透压） 3.升支粗段：NaCl主动重吸收（Na+:K+:2Cl- 同向转运），而且对水的通透性低。 导致：小管液低渗；外髓质部组织液 高渗。,25,髓袢升支粗段继发性主动重吸收Na+、K+和Cl-示意图,26,（三）远球小管和集合管 1.对 Na+、Cl-、水的重吸收和 K+ 的分泌 （1）远球小管前段：NaCl主动重吸收，约占滤 过量的12%，水的通透性低。 （2）远球小管后段及集合管：Na+主动重吸收， K+被动 分泌，水的通透性低。 两类细胞：主细胞重吸收Na+和水，分泌K
10、+ 闰细胞分泌H+,27,远球小管和集合管对Na+和水重吸收的 特点：Na+重吸收效率高：Na+泵活性 大，几乎无回漏；可调节性重 吸收：醛固酮-Na+；ADH-水。 对调节机体的水、盐平衡有重要意义。 2.H+的分泌 机制：H+泵 3.NH3的分泌 机制：单纯扩散 意义：促进泌H+促进NaHCO3重吸收,28,29,小结：肾小管对Na+的重吸收,30,第四节 尿液的浓缩与稀释,浓缩尿、稀释尿、等渗尿的概念 一、尿液浓缩与稀释机制的早期理论 肾脏排浓缩尿与动物的进化程度有关 淡水鱼肾只起排水作用。 两栖类肾仍不具“保水”机能。 爬虫类鸟类哺乳类：肾的“保 水”机能渐趋完善，并可排浓缩尿。,31
11、,肾的比较解剖表明，能否排浓缩尿关键在于髓袢， 而且长髓袢比例愈大，尿浓缩机能愈强。 如：兔的长髓袢肾单位占20%，最浓尿为1500毫 渗/kg水；人的占10-15%，最浓尿为1200毫渗/kg 水；跳鼠全部为长髓袢，最浓尿为6000毫渗/kg水。 早期理论：尿浓缩部位在髓袢，由髓袢上皮细胞主 动重吸收水完成；垂体提取物可促进髓袢重吸收水； 水负荷时，重吸收溶质大于水。,32,Walker对大鼠、豚鼠、猪的单个肾单位显微穿 刺并抽样分析否定了以上理论，当大鼠排高渗尿 时，从远曲小管抽了三个样本：两个低渗，一个 等渗，而无一高渗。他根据膀胱是高渗，认为重 吸收水的部位不是髓袢而远曲小管和集合管。
12、 Wire也证实，近球小管为等渗，远曲小管任何 条件下 均为低渗。 动物尿浓缩能力何以与髓袢长度有关？集合管 是否主动重吸收水？这些疑问须有新的设想解决。,33,二、尿浓缩和稀释的逆流系统学说 瑞士Basel大学物理、化学教授 Werner Kuhn 和 Ruffel将肾脏结构与锅炉的逆流系统原理进行比较， 提出了尿浓缩的逆流倍增假说。由于非医学专业，当 时未引起注意。 后来，Kuhn 与 Wire 合作，共同提出详细的逆 流倍 增的系统理论、工作模式及实验料，生理科学界 才予以高度重视。逆流倍增学说是肾脏生理学研究的 一大进展，也促进了利尿药的发展。,34,肾小管与集合管结构,35,（一）逆
13、流系统的工作原理 两条紧贴的平行管道，其中的液体以 相反方向动。 两管间有半透膜可进行物质或能量换。 根据两管的一端是否沟通及物质转运特点 逆流系统可有两类结构。 1.逆流交换（countercurrent exchanger） 特点:两平行管之间可被动地进行物质或 能量交换。,36,37,38,逆流交换器的效率高低及屏障好坏取决于： 逆流交换器的长度 管内液体的流速 管壁对物质的通透性 2.逆流倍增器（counter-curent multiplier） 特点：两管平行、相互靠近 其一端必须连通，形成发夹形 两管间可进行物质的单向主动转运 平行管两端可建立巨大的浓度梯度 逆流倍增器的工作原理
14、可借助于下图理解:,39,40,41,逆流倍增器效率的高低取决于： 逆流倍增器的长度 管内液体的流速 单向主动转运的能力 无论交换器或倍增器，若两管间不是直接 相贴，而是有介质隔开，只要此介质能传递 物质，仍能起到交换器或倍增器的作用。,42,（二）肾脏的逆流系统学说 1.学说的内容： 髓袢的逆流倍增器作用: 髓袢呈发夹形，降支A管，升支B管，有逆流 倍增效应，能在皮质与髓质间建立起渗透压梯度， 肾组织液的渗透压自皮质向内髓逐渐升高。倍增 器(升支粗段)单向主动转运NaCl，对水相对不通 透。NaCl经组织液入降支。,43,集合管在尿浓缩中的作用: 从升支粗段流出的低渗液进入皮质部的 远曲和集
15、合管时,与管外等渗组织液进行 平衡,水外渗,使小管液成为等渗,流入髓 质部集合管时再次渗透平衡,成为高渗尿。 故尿浓缩的最终部位是在集合管，集合管 也称渗透平衡器。,44,远曲小管和集合管受ADH的调节: ADH能增加远曲和集合管上皮细胞对水 的通透性，因而抗利尿。无ADH时，此二 管对水相对不通透，因难渗透平衡，加 上溶质仍在吸收，故排低渗尿。,45,直小血管的逆流交换器作用: 直小血管呈“U”形结构，与髓袢平行排列， 升支与降支内的血流亦为逆向。既可作为供 血血管，亦可屏障皮、髓之间的渗透梯度。,46,47,2.逆流倍增学说的实验证明： 此前，Smith学派的“水分主动重吸收”是肾 脏浓缩
16、尿的经典学说。后来证明，这种方式比 小管细胞具有的能量大1000倍。 逆流倍增学说认为：全部水是通过渗透平 衡重吸收；终尿浓缩达1200Mosm/kg水，但各 处小管两侧的渗透梯度不超过200Mosm/kg水； 逆流倍增既可说明尿浓缩过程，也可解释尿 稀释过程。,48,三、肾内髓质部浓缩尿的机制 内髓质部集合管中含有高浓度尿素， 而NaCl远低于尿素浓度，内髓集合管对尿 素有通透性，集合管的尿素向外扩散，髓 袢升支细段的NaCl也向外扩散，使内髓质 部渗透压增高。,49,50,四、逆流系统学说的临床意义 (一)影响逆流倍增器的因素 1.利尿药的作用原理 (1)增加代谢产物的排泄:如发热病人。 (2)消除水肿：增加滤过
