第八单元   尿的生成与排出

一、基本概念

肾单位（ nephron）、肾小球滤过率 （glomerular  filtration rate, GFR）、滤过分数（fildtration  fraction）、有效滤过压（effective  filtration pressure）水利尿（water  diuresis）、渗透性利尿（osmoticdiuresis）、重吸收( reabsoption)、管-球反馈（tubuloglomerular feedback）、滤过平衡（filtrationequilibrium）、清除率（clearance）、球-管平衡（glomerulotubular balance）、肾素-血管紧张素-醛固酮系统（renin-angiotensin-aldosterone system）。

二、教学内容

（一）肾的功能、结构特点、肾血液供应特点、肾血流调节

  1.肾的功能

①排泄过程中参与体内水、渗透压、电解质、酸碱平衡的调节。

 肾是机体最重要的排泄器官,它对于净化机体内环境及维持稳态起到极其重要作用。

 ②合成与分泌多种生物活性物质如,肾素、促红细胞生成素、前列腺素与维生素D₃的活化等。

 2.肾的功能解剖和肾血流量

（１）肾单位(nephron)是肾结构和基本功能单位。人的肾约有170-240万个肾单位。肾单位与集合管共同完成尿的生成过程,其相互间的结构关系如下:

 集合管不包括在肾单位内,但在功能上与远曲小管密切相关。许多集合管汇入乳头管,开口于肾小盏,最后尿液经肾大盏、肾盂、输尿管入膀胱贮存。

  肾单位按其所在的部位分为皮质肾单位和近髓肾单位(即髓旁肾单位)两种。

1)皮质肾单位 

皮质肾单位的肾小球体积较小,入球小动脉口径较粗,出球小动脉口径较细,两者口径比值约为2:1。出球小动脉离开肾小球后再次分为毛细血管,几乎全部包绕于皮质部分的肾小管周围。其髓袢甚短,只到外髓质,有的甚至不到髓质。此类肾单位主要分布于肾外皮质层和中皮质层,约占肾单位总数的85%～90%，主要与尿生成有关。

 2)近髓肾单位  

 近髓肾单位的肾小球体积较大,髓袢长,深入到内髓质层,有的甚至到达乳头部。出球小动脉分成两种小血管:一种为网状毛细血管,包绕于近曲小管和远曲小管;另一种为细而长的 U 形直小血管，它与髓袢平行排列。近髓肾单位的髓袢和直小血管的解剖结构特点,决定其在尿的浓缩和稀释过程中的重要作用。

  ２.球旁器

  球旁器(juxtaglomerular apparatus)主要分布于皮质肾单位,由球旁细胞、球外系膜细胞和致密斑（macula densa）三者组成。致密斑可感受肾小管液中NaCl浓度的变化,将信息传递给球旁细胞,调节肾素的分泌。

  ３.肾的神经支配

  支配肾的交感神经自脊髓胸12至腰2节段发出,其纤维随血管入皮质和外髓部。它分布于入球小动脉和出球小动脉的平滑肌、肾小管和球旁细胞。肾交感神经节后纤维末稍释放的去甲肾上腺素，调节肾血流量、肾小管重吸收和肾素的分泌。

  ４.肾的血液供应

入球小脉入肾小体后进一步分支形成毛细血管网,后者再汇集成出球小动脉离开肾小体。由于皮质肾单位入球动脉的口经较出球动脉粗一倍,而毛细血管介于两者之间，因此,肾小球毛细血管血压较高,这有利于肾小球的滤过作用。出球小动脉再次分支成毛细血管网,分布于肾小管和集合管周围，便于肾小管液中的成分重吸收入血液。

  ５.肾血流量及其调节

肾血流量一般指皮质血流量而言。

（１)肾血流量的自身调节

 去除神经支配或离体肾灌注实验显示:当肾动脉灌注压变动于80～180mmHg(10.7～24.0kPa)范围内,肾血流量仍保持相对恒定水平。这种在没有外来神经支配的情况下,肾血流量在一定动脉血压变动范围内能保持不变的现象,称为肾血流量的自身调节。

 肾血流量的自身调节,使肾血流量保持在相对稳定的状态,也是肾小球滤过率保持恒定的基本条件。

（２)肾血流量的神经和体液调节

 调节肾血流量的主要神经是交感神经,当它兴奋时,肾血管收缩,肾血流量减少。常见于情绪高度紧张、剧烈运动、疼痛等情况下。

 其生理意义在于调节肾血流量,以适应全身血液重新分配的需要,首先保证脑、心等重要器官的血液供应。然而,长时间肾缺血会引起肾组织损伤,而产生严重后果。

 肾上腺素、去甲肾上腺素、血管紧张素、血管升压素等都能使血管收缩,肾血流量减少。前列腺素、乙酰胆碱、一氧化氮可使肾血管扩张,肾血流量增多。

 尿生成的过程包括三个环节:(1)肾小球滤过作用(2)肾小管和集合管的重吸收(3)肾小管和集合管的分泌。

（二）肾小球的滤过功能

§微课1：肾小球的滤过

  单位时间内(每分钟)两肾生成的超滤液量称为肾小球滤过率(glomerular filteration rate GFR)。经测定,正常成人肾小球滤过率均为125ml/min。每昼夜从肾小球滤出的血浆量可达180升，约为体重的3倍。每分钟流经两侧肾的血流量约为1200ml,以红细胞比容45％计算,血浆流量约为660ml/min,其中滤入肾小囊腔的滤液量约为125ml。肾小球滤过率与肾血浆流量的比值称为滤过分数（filtration fraction）。即125/660 x 100％ = 19％，表明流经肾的血浆约1/5由肾小球滤出生成原尿。

 可见,肾小球滤过功能在肾的排泄功能占有重要地位。肾小球滤过率和滤过分数可作为衡量肾功能的重要指标之一。

 １.滤过膜及其通透性

 滤过膜超微结构中的这些孔道,构成了物质滤过的机械屏障。在滤过膜各层表面上覆盖着许多带负电荷的成分,主要为糖蛋白,构成了物质滤过的静电屏障。病理情况下,机械或电学屏障作用减弱,将使滤过膜的通透性增大,大分子物质则被滤过。

２.有效滤过压

肾小球滤过的动力是有效滤过压(effective filtrationpressure)。因滤过膜对蛋白质通透性极低,故肾小囊内滤液中蛋白质甚微,其胶体渗透压可忽略不计。因此,肾小球有效滤过压可用下列简式表示:

 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 )

肾小囊内压约为10mmHg,血浆胶体渗透压在入球端约为25mmHg。血液流经肾小球毛细血管时,随着部分水及小分子物质不断滤出,血浆胶体渗透压逐渐升高,出球端的胶体渗透压上升到35mmHg , 根据以上数据,代入上式,有效滤过压计算如下:

 入球端有效滤过压 =  45 — ( 25 + 10 )  =  10mmHg   

 出球端有效滤过压 =  45 — ( 35 + 10 )  =  0mmHg

 由此可见,正常情况下肾血流量大,能使肾小球毛细血管血压维持一定高度,就会不断地有滤液生成。在入球小动脉端有效滤过压为正值,有超滤液的生成。随着水分子和晶体物质不断滤出，血浆蛋白质浓度相对逐渐增加，血浆胶体渗透压升高，有效滤过压则逐渐降低，在出球小动脉端有效滤过压降至零,就达到滤过平衡(filtration equilibrium),滤过停止。

 3.影响肾小球滤过的因素

§微课2：影响肾小球滤过的因素

 肾小球滤过作用受到滤过膜和有效滤过压及肾血流量等因素的影响。

（1）滤过膜的结构

 人体两肾全部肾小球毛细血管滤过面积及通透性,在正常情况下都较稳定，只有在病理情况下才有所改变,使具有滤过功能的肾小球数目减少,其有效滤过面积减少,因而滤过率降低,出现少尿或无尿。

 正常情况下,肾小球滤过膜有一定的选择性通透性,但病理情况下,如缺氧、中毒、炎症等,滤过膜通透性增大,出现蛋白尿甚血尿。

 （2）有效滤过压

 肾小球毛细血管血压、血浆胶体渗透压和肾小囊内压,三者之中任何一种发生改变,都会影响肾小球滤过率。

  ①肾小球毛细血管血压

  正常情况下,人体动脉血压80～180mmHg范围内波动时,通过肾自身调节作用,使肾血流量与肾小球毛细血管血压保持基本稳定状态,滤过率无明显改变。一旦血压降到80mmHg以下时,超出自身调节的限度,肾小球毛细血管血压下降,有效滤过压随之降低,滤过率减少,即可出现少尿。当全身血压降至40～50mmHg以下时,肾小球滤过率降至零,可出现无尿。

  ②血浆胶体渗透压

  当血浆蛋白减少时,血浆胶体渗透压下降,血液流经肾小球毛细血管时,肾小球有效滤过压升高,滤过率增加。如经静脉快速大量输入生理盐水, 血浆蛋白被稀释,可致血浆胶体渗透压降低,滤过率增加,尿量增多。

  ③囊内压

  正常情况下囊内压也比较稳定。肾盂或输尿管结石、肿瘤等多种原因引起的尿路梗阻时,肾小囊内尿液排出不畅,梗阻部位以上压力升高,进而囊内压增高,使有效滤过压降低,肾小球滤过率减少。

 （3）肾血浆流量

  肾血浆流量(renal plasma flow)是影响肾小球滤过的重要因素。在临床上，静脉大量输液时，由于肾小球血浆流量增加，血液从入球动脉端流向出球动脉端的过程中,胶体渗透压上升速度减慢,因而滤过平衡靠近出球小动脉端,具有滤过作用的毛细血管段加长,有效滤过面积增大,肾小球滤过率增加。相反,滤过率明显减少。

（三）肾小管与集合管的转运功能

重吸收基本方式分为主动重吸收和被动重吸收。主动与被动重吸收两者密切联系,互相影响：如小管液中 Na⁺主动重吸收,形成小管液内外电位梯度,Cl^-便顺电位梯度扩散;Na⁺和Cl^-的重吸收,导致小管液渗透压降低,小管液中的水向周围的高渗区被动扩散。

 １.肾小管和集合管的重吸收功能

§微课3：物质在近端小管的重吸收

（１）Na⁺和Cl^-重吸收     

 各段肾小管对Na⁺重吸收率也不相同, 在近端小管约重吸收65％～70％。

在远端小管约重吸收10％,其余在髓袢升支粗段和集合管重吸收。

 ①近端肾小管前半段： Na⁺的重吸收能力较强,其主动重吸收主要与H⁺的分泌、葡萄糖、氨基酸、HCO3ˉ重吸收相耦联。

 ②近端小管后半段：Clˉ被动重吸收,造成小管腔内带正电荷,管外带负电荷,于是Na⁺顺电位梯度同样经紧密连接而被重吸收。

可见在近端小管前半段Na⁺的重吸收是主动的,而HCO3ˉ、Clˉ、水的重吸收是被动的, 

 在近端小管后半段Na⁺与Clˉ的重吸收则都是被动的。近端小管液中水伴随着溶质的重吸收而吸收,因此,小管液与血浆渗透压相同,是等渗重吸收。