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1、1第十章第十章 泌尿系统的结构与功能泌尿系统的结构与功能 第一节第一节 泌尿系统的结构泌尿系统的结构 第二节第二节 尿生成的过程尿生成的过程 第三节第三节 尿生成的调节尿生成的调节 第四节第四节 肾功能评价肾功能评价 第五节第五节 尿的排放尿的排放1.掌握掌握肾小球滤过率肾小球滤过率、有效滤过压有效滤过压的概念；熟的概念；熟悉近球小体的概念及其作用；熟悉影响肾悉近球小体的概念及其作用；熟悉影响肾小球滤过的因素；小球滤过的因素；2.掌握掌握肾小管和集合管的重吸收作用肾小管和集合管的重吸收作用及其分泌及其分泌作用；熟悉影响肾小管和集合管的重吸收作用；熟悉影响肾小管和集合管的重吸收的因素；了解尿液的
2、浓缩和稀释；的因素；了解尿液的浓缩和稀释；3.掌握掌握肾内自身调节肾内自身调节、神经调节神经调节；掌握；掌握抗利尿抗利尿激素和醛固酮激素和醛固酮的作用和分泌调节。的作用和分泌调节。4.了解尿排放的过程。了解尿排放的过程。 教学目的与要求教学目的与要求排泄排泄(excretion)：机体将物质代谢的机体将物质代谢的终产物终产物和进入体和进入体内的内的异物异物以及以及过剩的物质过剩的物质，经，经血液循环血液循环由相应的途由相应的途 径排出体外的过程径排出体外的过程机体的排泄途径机体的排泄途径1. 呼吸器官：呼吸器官：2. 消化道：消化道：3. 皮肤：皮肤：4. 肾脏：肾脏：3 肾脏的功能肾脏的功能
3、 一泌尿功能一泌尿功能 排泄排泄 调节细胞外液量调节细胞外液量 和渗透压和渗透压 调节水、电解质调节水、电解质 和酸碱平衡和酸碱平衡 二内分泌功能二内分泌功能 肾素、肾素、1,25-VD3 促红细胞生成素促红细胞生成素 激肽和前列腺素激肽和前列腺素4 第一节第一节 肾的结构和血液循环肾的结构和血液循环 5一、肾的功能解剖一、肾的功能解剖一肾单位一肾单位肾肾小小体体肾小球肾小球肾小囊肾小囊肾肾小小管管近球小管近球小管髓袢细段髓袢细段远球小管远球小管袢升细段袢升细段袢升粗段袢升粗段远曲小管远曲小管袢降粗段袢降粗段近曲小管近曲小管袢降细段袢降细段170-240万个肾单位万个肾单位6二两种肾单位比较二
4、两种肾单位比较皮质肾单位皮质肾单位 近髓肾单位近髓肾单位数数 量量 多多(85-90%) 少少(10-15%)A口径口径 A入入 A出出 A入入 A出出体体 积积 较小较小 较大较大 A出出后后 分布于皮质部分布于皮质部 还形成还形成U形形 Cap 的肾小管周围的肾小管周围 的直小血管的直小血管袢长度袢长度 短短 长长 肾肾 素素 多多 少少7三球旁器：主要分布在皮质肾单位，近球小体三球旁器：主要分布在皮质肾单位，近球小体 球旁细胞：近球细胞，分泌肾素球旁细胞：近球细胞，分泌肾素 系膜细胞：系膜细胞： 致密斑：致密斑： 感受小管感受小管 液中液中NaCl 含量的变含量的变 化，调节球化，调节球
5、 旁细胞对肾旁细胞对肾 素的分泌素的分泌 和肾小球滤和肾小球滤 过率过率8二、肾脏血流特点二、肾脏血流特点 肾脏血液供给特点肾脏血液供给特点 1. 血液分布不均：血液分布不均： 皮质皮质 外髓外髓 内髓内髓 = 1.00 0.25 0.06 2. 压力上下不同：压力上下不同： 肾小球毛细血管网高：利于滤过；肾小球毛细血管网高：利于滤过； 肾小管毛细血管网低：利于重吸收肾小管毛细血管网低：利于重吸收 3. 流量大，一定范围内相对稳定：流量大，一定范围内相对稳定： 流量流量心输出量心输出量1/5 1/4 ；在在80-180mmHg范围内范围内, 通过自身调节保持稳通过自身调节保持稳定定910一、一
6、、肾小球的滤肾小球的滤 过功能过功能尿的生成过程：尿的生成过程：1.肾小球的滤过肾小球的滤过 2.肾小管和集合肾小管和集合 管的重吸收管的重吸收 3.肾小管和集合肾小管和集合 管的分泌管的分泌第二节第二节 尿生成的过程尿生成的过程11滤过三要素：屏障、动力、阻力滤过三要素：屏障、动力、阻力肾小球滤过肾小球滤过(glomerular filtration)(glomerular filtration)：循环血液流经：循环血液流经肾小肾小 球毛细血管时，血浆中的水分和小分子溶质滤入肾小球毛细血管时，血浆中的水分和小分子溶质滤入肾小 囊腔而形成滤过液原尿的过程。囊腔而形成滤过液原尿的过程。121.
7、肾小球滤过率肾小球滤过率glomerular filtration rate, GFR 单位时间内两肾生成的超滤液量。单位时间内两肾生成的超滤液量。 体外表积：体外表积：1.73m2， 总滤过面积：总滤过面积：1.5 m2 GFR：125ml/min，血浆总流量：，血浆总流量：180L/d2. 滤过分数滤过分数 filtration fraction, FF GFR与每分钟肾血浆流量的百分比。与每分钟肾血浆流量的百分比。 125/660x100=19% ，1/5由肾小球滤出由肾小球滤出肾小球滤过率大小决定于滤过系数和有效滤过压。肾小球滤过率大小决定于滤过系数和有效滤过压。滤过系数滤过系数Kf：
8、滤过膜的面积及其通透性的：滤过膜的面积及其通透性的状态状态 13滤过的实验证据滤过的实验证据 肾小囊微穿刺抽取肾小囊微穿刺抽取液体分析发现，除液体分析发现，除蛋白质外，所含的蛋白质外，所含的成分及其浓度与血成分及其浓度与血浆根本一致，而且浆根本一致，而且渗透压和渗透压和 pH 值也值也与血浆近似。与血浆近似。 原尿原尿=血浆的超滤液血浆的超滤液P220，表，表10-11415表表10-1 血浆、原尿和终尿主要成分比较血浆、原尿和终尿主要成分比较(g/L) 成成 分分 血浆血浆 原尿原尿 终尿终尿 浓缩倍浓缩倍数数 水水 900 980 960 1.1 蛋白质蛋白质 80 微量微量 0 - 葡萄
9、糖葡萄糖 1 1 0 - Na+ 3.3 3.3 3.5 1.1 Cl- 3.7 3.7 6.0 1.6 K+ 0.2 0.2 1.5 7.5 尿酸尿酸 0.02 0.02 0.5 25.0 尿素尿素 0.3 0.3 20.0 67.0 肌酐肌酐 0.01 0.01 1.5 150.0 氨氨 0.001 0.001 0.4 400.0 总量总量 180L/d 1-2L/d外层中层内层水分子水分子阳离子阳离子葡萄糖葡萄糖小分子小分子阴离子阴离子白蛋白蛋白质蛋白质1. 组成组成机械屏障：机械屏障：由滤过膜的三层组织各种孔、裂构成由滤过膜的三层组织各种孔、裂构成静电屏障：静电屏障：由各层含有带负电荷
10、的糖蛋白构成由各层含有带负电荷的糖蛋白构成一一滤过膜膜(filtration membrane)的的结构构 16内皮细胞内皮细胞基膜基膜足突足突内内层： 内皮内皮细胞上胞上50-100nm的窗孔的窗孔 结构，小分子溶构，小分子溶质及蛋白及蛋白质 可自由通可自由通过，血，血细胞不能胞不能中中层：基膜：基膜-主要主要滤过屏障屏障 微微纤维网网结构，构，2-8nm的多的多 角形网孔，水和局部溶角形网孔，水和局部溶质外外层：脏层足足细胞的足突胞的足突 滤过裂隙膜，裂隙膜，4-14nm的裂的裂 隙孔隙孔17 机械屏障：溶质分子的机械屏障：溶质分子的 半径不同，通透性不同半径不同，通透性不同 2. 滤过屏
11、障的通透性特征：滤过屏障的通透性特征： 2.0 nm自由通自由通过 2.04.2 nm部分通部分通过 4.2 nm不能通不能通过 半径半径 静电屏障：溶质分子所带静电屏障：溶质分子所带 电荷的不同，通透性不电荷的不同，通透性不 同同 肾炎肾炎：蛋白尿蛋白尿 入球端入球端有效滤过压有效滤过压=6.0 (3.33+1.33) =1.34kPa(10mmHg)0有滤液生成有滤液生成 出球端出球端 有效滤过压有效滤过压 =6.0 (4.67+1.33) = 0kPa(0mmHg) 0无滤液生成无滤液生成滤过平衡滤过平衡二肾小球滤过的动力二肾小球滤过的动力有效滤过压有效滤过压(effective fil
12、tration pressure)=肾小球毛细血管血压肾小球毛细血管血压-血浆胶体渗透压血浆胶体渗透压+囊内压囊内压 19肾小球毛细血管血压、胶体渗透压和肾小球毛细血管血压、胶体渗透压和囊内压对肾小球滤过率的影响囊内压对肾小球滤过率的影响20三影响肾小球滤过的因素三影响肾小球滤过的因素1. 滤过膜通透性和面积滤过膜通透性和面积1通透性通透性 机械屏障作用机械屏障作用血尿血尿 静电屏障作用静电屏障作用蛋白尿蛋白尿2面积正常面积正常=1.5m22. 有效滤过压的改变有效滤过压的改变1肾小球毛细血管血压：肾小球毛细血管血压：80180mmHg2囊内压：囊内压：3血浆胶体渗透压：血浆胶体渗透压：3.
13、肾血浆流量肾血浆流量21RBF：肾血流量肾血流量RPF：肾血浆流量肾血浆流量GFR：肾小球滤过率肾小球滤过率肾血流量的自身调节肾血流量的自身调节肾小球有效滤过压的变化与尿量的关系肾小球有效滤过压的变化与尿量的关系肾小球肾小球Cap.血压血压血浆胶体血浆胶体渗透压渗透压囊内压囊内压有效有效滤过压滤过压 GFR 尿量尿量= 大失血大失血-交感交感N+、NE- Cap.收缩收缩 高高Bp病晚期病晚期-肾肾A入入硬化而缩硬化而缩小小快速大快速大量输液量输液稀释稀释胶渗压胶渗压结石、肿瘤结石、肿瘤233. 肾血浆流量肾血浆流量 不同肾小球不同肾小球血浆流量血浆流量(RPF)时时 血浆血浆胶体渗透压胶体渗
14、透压(COP)上升的上升的 斜率。斜率。 曲线曲线A: RPF COP 速度快速度快 曲线曲线C: RPF COP 速度慢速度慢 曲线曲线B:正常正常RPF时时 COP速度速度二、二、 肾小管与集合管的重吸收功能肾小管与集合管的重吸收功能重吸收重吸收reabsorption: 指小管上皮细胞将指小管上皮细胞将 原尿中某些成分重新摄回血液的过程。原尿中某些成分重新摄回血液的过程。 两肾生成的超滤液两肾生成的超滤液180L/d，而终尿为，而终尿为1.5L。25一物质转运方式与途径一物质转运方式与途径 被动被动： 单纯扩散单纯扩散 易化扩散易化扩散 渗透渗透 溶剂拖曳溶剂拖曳主动主动： 原发主动原发
15、主动 泵泵 继发主动继发主动 协同转运协同转运26 血浆、原尿和终尿主要成分比较血浆、原尿和终尿主要成分比较(g/L) 成成 分分 血浆血浆 原尿原尿 终尿终尿 浓缩倍数浓缩倍数 水水 900 980 960 1.1 蛋白质蛋白质 80 微量微量 0 - 葡萄糖葡萄糖 1 1 0 - Na+ 3.3 3.3 3.5 1.1 Cl- 3.7 3.7 6.0 1.6 K+ 0.2 0.2 1.5 7.5 尿酸尿酸 0.02 0.02 0.5 25.0 尿素尿素 0.3 0.3 20.0 67.0 肌酐肌酐 0.01 0.01 1.5 150.0 氨氨 0.001 0.001 0.4 400.0 总
16、量总量 180L/d 1-2L/d重吸收和分泌的证据重吸收和分泌的证据27同向同向转运运： 两种物两种物质与与细胞膜上的胞膜上的同向同向转运体运体结合，合， 以以相同相同方向通方向通过细胞膜胞膜 Na+-葡萄糖、葡萄糖、 Na+-氨基酸、氨基酸、 K+ -Na+- 2Cl- 逆向逆向转运运： 两种物两种物质与与细胞膜上的胞膜上的逆向逆向转运体运体结合，合， 以以相反相反方向通方向通过细胞膜胞膜 Na+ - H+ 、Na+ - K+ 生生电性性转运运：转运运过程中出程中出现电位差位差电中性中性转运运：转运运过程中程中无无电位位变化化重吸收途径：重吸收途径：跨跨细胞胞转运运途径和途径和细胞旁胞旁转
17、运运途径途径28二各段肾小管和集合管的重吸收功能二各段肾小管和集合管的重吸收功能 1. 近曲小管：近曲小管：65-67%的的 Na+、Cl-、K+、H2O 和和 85%的的HCO3- 、葡萄糖、氨基、葡萄糖、氨基酸全部酸全部 不可调节：与机体是否缺水无关不可调节：与机体是否缺水无关 H+的分泌：主动分泌、的分泌：主动分泌、Na+-H+交换交换 2. 髓袢：髓袢：20%的的Na+、Cl-、K+、H2O 3. 远曲小管和集合管：远曲小管和集合管：12%的的Na+、Cl-、H2O 可被调节：与机体是否缺水有关可被调节：与机体是否缺水有关 分泌：分泌： H+ 、K+ Na+ -K+交换：醛固酮交换：醛
18、固酮 水：水：ADH (VP) 2930一一 近球小管的近球小管的 重吸收功能重吸收功能 1. Na+的重吸收：的重吸收： 前半段：前半段：2/3 主动过程主动过程 跨细胞途径跨细胞途径 后半段：后半段：1/3 被动过程被动过程 细胞旁途径细胞旁途径31近端小管重吸收近端小管重吸收NaCI的示意的示意图 2. Cl-的重吸收的重吸收 机制：被动重吸收细胞旁途径机制：被动重吸收细胞旁途径 在近曲小管的前半段由于在近曲小管的前半段由于Na+、葡萄糖、葡萄糖、 氨基酸等已主动重吸收，后半段管内外氨基酸等已主动重吸收，后半段管内外 Cl-的浓度差的浓度差，Cl- 浓度差经紧密连接浓度差经紧密连接 处进
19、入细胞间隙。处进入细胞间隙。 Cl- 的被动重吸收，后半段的管内外电的被动重吸收，后半段的管内外电 位差位差-Na+在后半段顺电位差的被动重在后半段顺电位差的被动重 吸收。吸收。 特点：在大局部被动重吸收特点：在大局部被动重吸收, 只有在髓袢升支只有在髓袢升支 粗段为主动重吸收。粗段为主动重吸收。3233近端小管后半段重吸收近端小管后半段重吸收NaCl示意图示意图+呋噻米，利尿酸呋噻米，利尿酸髓袢升支粗段重吸收髓袢升支粗段重吸收NaCl示意图示意图+ 3. H2O的重吸收的重吸收机制机制:被动过程渗透作用。被动过程渗透作用。途径：途径： 10%-细胞旁路；细胞旁路； 85%-H2O通道通道重吸
20、收特点：重吸收特点： 球球-管平衡现象：即重吸收量始终为滤过管平衡现象：即重吸收量始终为滤过 量的量的6570%； 重吸收不随机体的需要：重吸收不随机体的需要：近曲小管水的重吸收对终尿量的影响不大近曲小管水的重吸收对终尿量的影响不大终尿量主要取决于远曲小管和集合管对水终尿量主要取决于远曲小管和集合管对水的重吸收量的重吸收量3536 AQP1： 近曲小管近曲小管 顶端膜端膜 (1) 被动过程。被动过程。 (2) 重吸收的特点：重吸收的特点： 以以CO2的形式；的形式； HCO3-的重吸收优的重吸收优 先于先于Cl-的重吸收的重吸收; 与与Na+-H+逆向交换逆向交换 呈正相关呈正相关H+分泌分泌
21、 -重吸收重吸收HCO3-4. HCO3-的重吸收的重吸收37乙酰唑胺乙酰唑胺5. K+的重吸收的重吸收近端小管：近端小管：70，主动；髓袢：，主动；髓袢：25-30%, 定比定比 重吸收；远曲小管：重吸收；远曲小管：1% 远端小管和集合管：泌远端小管和集合管：泌K+主细胞；重吸收主细胞；重吸收 闰细胞闰细胞 Na+ - H+ 与与Na+ - K+交换交换 阿米洛利：阿米洛利： Na+通道抑制剂通道抑制剂保保K+利尿剂利尿剂K+重吸收的机制：主动过程不清楚重吸收的机制：主动过程不清楚 K+管内管内 K+管外管外1 40 4mol/L150mol/L 逆浓度差逆浓度差主动转运。主动转运。阿米洛利
22、阿米洛利远端小管后段、集合管重吸收端小管后段、集合管重吸收 NaCI、分泌、分泌K+的示意的示意图 6. 葡萄糖的重吸收葡萄糖的重吸收1重吸收部位重吸收部位:仅限于近曲小管前半段；仅限于近曲小管前半段；2重吸收机制重吸收机制:继发主动继发主动葡萄糖葡萄糖小管上皮细胞内小管上皮细胞内K K+ +NaNa+ +A. 管腔膜管腔膜：与与Na+依赖载体的同依赖载体的同向耦联转运入细胞向耦联转运入细胞B. 管周膜管周膜：顺浓度差经载体易化顺浓度差经载体易化扩散进入细胞间隙扩散进入细胞间隙Na+被管周膜被管周膜Na+泵泵出泵泵出Na+i为管腔膜葡萄糖为管腔膜葡萄糖协同转运提供动力协同转运提供动力。40葡萄
23、糖葡萄糖 3葡萄糖重吸收的特点：葡萄糖重吸收的特点： 肾糖阈：尿中刚刚出现葡萄糖时的最低血糖浓度肾糖阈：尿中刚刚出现葡萄糖时的最低血糖浓度 正常值：正常值：160180 mg8.910.1mmol/L 葡萄糖最大转运率：葡萄糖最大转运率：300 mg/dl 男：男：375 mg/min; 女：女：300 mg/min41427. 其它物质的重吸收其它物质的重吸收1氨基酸的重吸收同葡萄糖；氨基酸的重吸收同葡萄糖； 微量蛋白质：上皮细胞的吞饮作用；微量蛋白质：上皮细胞的吞饮作用；2HPO42-、SO42-是与是与 Na+ 同向转运重吸收；同向转运重吸收；3某些物质如青霉素、酚红和大多数利尿药某些物
24、质如青霉素、酚红和大多数利尿药 等，均在近曲小管被主动分泌，与血浆蛋等，均在近曲小管被主动分泌，与血浆蛋 白结合而不能通过肾小球滤过白结合而不能通过肾小球滤过43近球小管对近球小管对GS、AA、磷酸盐等的重吸收示意图磷酸盐等的重吸收示意图4钙的重吸收和排泄钙的重吸收和排泄 近端小管：约近端小管：约65-67%，与，与Na+的重吸收平行的重吸收平行 髓袢：髓袢：20%吸收吸收 远端小管和集合管：远端小管和集合管：9% 尿：尿：上皮上皮C，C内较正内较正Ca2+进入进入C C内内Ca2+靠基底膜靠基底膜Ca2+泵泵 Na+-Ca2+交换交换 逆电化学梯度逆电化学梯度运出运出髓袢髓袢升支粗段：升支粗
25、段：小管液为小管液为正电位正电位，被动转运，被动转运主动转运主动转运 远端小管和集合管：远端小管和集合管：小管液为小管液为负电位负电位，主动转，主动转 运运NaNa+ +K K+ +ClCl- -水水髓髓袢袢二髓袢的重吸收功能二髓袢的重吸收功能髓袢降支细段髓袢降支细段： 对尿素、对尿素、Na+不通透；不通透； 对水高度通透：水经水对水高度通透：水经水 通道以渗透方式重通道以渗透方式重 吸收吸收渗透压渐渗透压渐髓袢升支细段髓袢升支细段： 对水不通透；对水不通透； 对尿素中等通透；对尿素中等通透； 对对Na+高度通透：顺浓度高度通透：顺浓度 差被动重吸收差被动重吸收渗渗 透压渐透压渐。NaNa+
26、+尿素尿素46NaNa+ +K K+ +ClCl- -水水髓髓NaNa+ +尿素尿素髓袢升支粗段髓袢升支粗段： 对水、尿素不通透；对水、尿素不通透； 对对Na+通透性低；通透性低；以以Na+ 2Cl- K+比例同比例同向转运体方式的向转运体方式的继发主继发主动转运动转运。 细胞内细胞内ClCl- -K K+ +NaNa+ +47同向转运体模式同向转运体模式 管腔膜有管腔膜有Na+:2Cl-:K+同向转运体同向转运体-Na+, Cl-顺顺电电-化化学学梯梯度度，K+逆电逆电-化学梯度化学梯度同同向转运入细胞内。向转运入细胞内。 进入细胞内的进入细胞内的 Na+由由管周膜管周膜 Na+ 泵泵泵泵出
27、出, Cl- 经管周膜经管周膜 Cl-通道、通道、K+ 经管腔膜经管腔膜K+通道顺浓度梯度通道顺浓度梯度易化扩散出细胞。易化扩散出细胞。48呋噻米呋噻米Na+, K+, Ca2+, Mg2+哇巴因哇巴因三远曲小管和集合管的重吸收三远曲小管和集合管的重吸收 1. Na+的重吸收的重吸收 1重吸收的机制：主动重吸收重吸收的机制：主动重吸收 远曲小管初段：远曲小管初段：Na+在管腔膜由在管腔膜由Na+-Cl- 同同 向转运进入细胞内，然后在管周向转运进入细胞内，然后在管周 膜由膜由 Na+ 泵泵出细胞而被重吸泵泵出细胞而被重吸收收 远曲小管后段和集合管：远曲小管后段和集合管： Na+ 在管腔膜在管腔
28、膜主主 要通过要通过 Na+ 通道进入细胞内，通道进入细胞内，然然 后在管周膜由后在管周膜由 Na+ 泵泵出细胞泵泵出细胞而而 被重吸收。被重吸收。4950远曲小管远曲小管初段初段重吸收重吸收NaCl示意图示意图噻嗪类药物噻嗪类药物51远曲小管远曲小管后段后段和和集合管集合管重吸重吸收收NaCl、泌泌H和和K示意图示意图Cl-Cl-Cl-阿米洛利阿米洛利_ 2重吸收的特征重吸收的特征: 无泵无泵-漏现象漏现象:因远曲小管和集合管上皮细因远曲小管和集合管上皮细 胞的紧密连接对小离子如胞的紧密连接对小离子如 Na+、K+、Cl-的通透性的通透性低低 重吸收的量可被调节：醛固酮可增加管腔重吸收的量可
29、被调节：醛固酮可增加管腔 膜上的膜上的 Na+ 通道数目，促通道数目，促进进 Na+ 易化扩散进入细胞；易化扩散进入细胞； 还还 可增强管周膜可增强管周膜 Na+ 泵的活泵的活性性522. 水的重吸收水的重吸收1机制机制: 远曲小管初段：同髓袢升支一样，对水远曲小管初段：同髓袢升支一样，对水 仍不通透。仍不通透。 远曲小管后段和集合管：管腔膜有远曲小管后段和集合管：管腔膜有ADH 调控的水通道，调节水的重吸收。调控的水通道，调节水的重吸收。2特点特点: 重吸收量根据机体的需要而被调节；重吸收量根据机体的需要而被调节； 重吸收量对终尿量的影响很大。重吸收量对终尿量的影响很大。53水通道水通道54AQP2：主：主细胞胞顶端膜端膜AQP3-4：集合管基：集合管基侧膜膜
