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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,通过产生尿液可完成：排除代谢产物和异物；调节细胞外液的量和渗透压；保留机体的电解质（如Na+、K+、Cl-、HCO3-),排出H+，维持酸碱平衡；2.分泌生物活性物质肾脏可分泌多种物质，如促红细胞生成素、肾素、前列腺素、羟化的维生素。,2,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
2、）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
3、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（1200m
4、l/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、PG3.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
5、滤过功能的衡量指标:1.肾小球滤过率（glomerularfiltrationrate，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（filtrationfraction，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（effectivefiltrationpre
6、ssure，EFP）有效滤过压=肾小球毛细血管血压（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（renalplasmaflow，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
7、量（平衡点退后等于面积增大）,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（primaryactivetransport）继发性主动转运（secondaryactivetransport）同向转运（count-transport）逆向转运（antiport）电中性转运（electroneutraltransport）生电性转运（electrogenictransport）,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-的转运机制前半段：Na+主动重吸收（泵
8、-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.对其它物质的重吸收和分泌,24,(二）髓袢1.降支：水被
9、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+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：N
10、a+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,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1
11、500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。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。
12、,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WernerKuhn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（countercu
13、rrentexchanger）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-curentmultiplier）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
14、。,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
15、。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
16、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(加重水肿)；减少重吸收(渗透性利尿),51,2.常用药物:(1)袢性利尿药：速尿、利尿酸、汞撒利等；(2)留钾利尿药：安体舒通（醛固酮拮抗剂）、氨苯喋啶（Na+泵抑制剂）。(二)影响渗透平衡器的因素ADH远曲和集合管膜受体激活ACcAMP增加水的通透性,52,第五节尿生成的调节,一、肾内自身调节（一）小管液中溶质的浓度小管溶质浓度小管液渗透压肾小管（近球）对水重吸收尿量、NaCl排除渗透性利尿（osmoticdiuresis）,53,（二）球-管平衡定比重吸收现象：近球小管的重吸收率始终占GFR的65-70%机制：肾小球滤过增加，肾小管重吸收亦增加。定义：使尿量和排出的溶质不致因GFR的变动而出现大幅度的变动。（三）管-球反馈RBF、GFR超滤液生成流
