RenalPhysiology

第八章腎臟的排泄功能ExcretoryFunctionoftheKidneys

生理學與病理生理學系腎臟血液循環的特點血流量大，分布不均勻

1200ml/min占心輸出22%，而腎臟僅占體重的0.5%。供血量最豐富:400ml/(100g.min)。（其它器官血流量？）94%在皮質,5-6%在外髓<1%在內髓腎小球毛細血管血壓較高，有利于腎小球濾過 腎動脈短而粗，腹主動脈垂直分出有串聯的兩套毛細血管網

腎小球毛細血管網壓力較高，有利于腎小球濾過 腎小管周毛細血管網壓力較低，有利于腎小管重吸收 髓質的U型小血管vasarecta(Function?) 腎血流量相對穩定 在動脈血壓80-180mmHg范圍內自身調節腎血流量的自身調節腎血流量在動脈血壓80-180mmHg范圍內自身調節

在無神經支配情況下,離體腎臟,血流量的自動調節定義？生理意義?機理不清Question:其它器官如心肌、腦血流量及其調節肌源學說–VSMC膜上機械門控的鈣通道開放-Ca++內流管-球反饋–腎血流量

，腎小球濾過率

→遠曲小管液流量

→致密斑→腎小球→反饋調節→腎血流量腎小球濾過率

→血流恢復正常致密斑NaCl

-入球小動脈反饋舒張局部RAS-出球小動脈反饋收縮Question:失血性休克時，腎血管代償性收縮之意義？腎血管代償性收縮過度之后果？腎小球濾過膜的通透性----與溶質分子大小及電荷有關----大分子帶負電者不易通過內層:腎小球毛細血管的內皮細胞 窗孔結構50-100nm,血細胞不能透過; 帶負電,蛋白質難以通過中層:基底膜,厚約330nM。決定何種溶質可以通過 網狀纖維結構,4-8nm,帶負電,蛋白質不能通過外層:腎小囊臟(內)層上皮細胞層,又稱腎小球外層上皮

4-14nm,負電,蛋白質不能通過思考：基底膜腎小球腎炎:濾過膜電性受損，蛋白尿1.腎血流量的自身調節-概念，機制及其意義2.腎小球過濾(GlomerularFiltration)-概念，影響因素3.腎小管和集合管的重吸收(Reabsorption) -Na+、HCO3-、Cl-和水的重吸收;葡萄糖的重吸收，腎糖閾

4.腎小管和集合管的分泌(Secretionintherenaltubuleandcollectingduct))

-K+，H+，NH3的分泌5.水平衡的調節-抗利尿激素;鈉平衡的調節-醛固酮本章難點：尿的濃縮與稀釋(Urinaryconcentrationanddilution)–逆流倍增與逆流交換本章重點內容第三節腎小管與集合管轉運功能每天腎小球濾過180L原尿,終尿約1.5L，占原尿不足1%

重吸收:將腎小管液中的物質運至血中被動:順電化學梯度主動:逆電化學梯度

原發性:ATP泵供能 繼發性:Na泵供能分泌：將腎小管上皮細胞產生的或血中物質運至腎小管腔內SecretionExcretionKidneytubuleGlomerulusFiltrationPeritubularcapillaryReabsorption一、腎小管與集合管的重吸收功能生理意義 既能有效排出代謝終產物、體內過剩的物質或異物；又能盡可能地避免營養物質的流失。Secreted=Excreted-FilteredReabsorbed=Filtered-ExcretedTightjunctionBasolateral

cellmembraneLUMEN

OF

TUBULEBLOOD

SIDEMitochondriaNucleusBasementmembraneBasalinfoldingandprocessfromadjacentcellLateralintercellularspaceMicrovilli(brushborder)EndocyticvesicleLuminalcellmembrane小管上皮細胞跨細胞轉運細胞旁轉運重吸收的途徑Na+和Cl-的重吸收99%以上Na+被腎小管與集合管重吸收近端小管占65-70%Na+為主動重吸收上皮細胞膜的Na泵向組織間液主動轉運Na+,導致胞內Na+濃度降低,小管液(原尿)中Na+順電化學梯度進入胞內組織間液Na+

→滲透壓

→滲透作用，水進入細胞間隙→靜水壓

→Na+和水進入鄰近毛細血管Cl-在近端小管后半部，從緊密連接部,被動重吸收水的重吸收水重吸收的動力是滲透壓差近端小管65%-70%與體內是否缺水無關AQP120%髓袢降支細段以滲透方式被重吸收AQP114%遠端小管和集合管受ADH調節，對于水和滲透壓平衡有重要作用AQP22003Agre

諾貝爾化學獎GsproteinCyclicAMPADHCollectingductepitheliumLumenBloodProteinphosphorylationIncreasedH2OpermeabilityH2OReceptorAdenylylcyclasecAMP-dependentproteinkinaseH2OH2OH2OVesicleswithAQP2fusewithmembraneATP葡萄糖和氨基酸的重吸收正常情況下，全部被近端小管前半部重吸收其他各段腎小管都不能重吸收葡萄糖需要Na+參與的耗能的繼發性主動轉運–協同運轉有腎糖閾（血糖濃度>160-180mg/100ml,尿糖)葡萄糖吸收極限量–載體蛋白含量有限氨基酸重吸收的機制與葡萄糖相似，在近端小管后半部，從緊密連接部,被動重吸收GlucoseLuminalcellmembraneTubulelumenProximaltubulecellActivetransportADPATPCotransportGlucoseGlucoseGlucoseFacilitateddiffusionBasolateralcellmembranePeritubularcapillarybloodNa+和葡萄糖在近端小管的重吸收腎糖閾renalglucosethreshold:近端小管對葡萄糖的吸收有一定的限度,超過此限度,葡萄糖不能被完全吸收,出現糖尿.此時血漿葡萄糖濃度稱為腎糖閾。正常人：160-180mg/dL糖尿病患者,尿糖升高,導致滲透性利尿,尿量增加NormalFilteredReabsorbedExcretedAtthresholdFilteredReabsorbedExcretedFarabovethresholdFilteredReabsorbedExcretedHCO3-的重吸收99%以上被腎小管與集合管重吸收近端小管占80-85%HCO3-是以CO2的形式重吸收H++HCO3-→H2CO3→H2O+CO2→脂溶性吸收。

Na+-H+交換,H+進入小管液,維持電中性,并有利于HCO3-的重吸收。CO2是脂溶性，HCO3-在近端小管的重吸收優先于Cl-的重吸收SecretionExcretionKidneytubuleGlomerulusFiltrationPeritubularcapillaryReabsorption一、腎小管與集合管的分泌功能主要分泌H+、氨和K+，這對保持體內電解質平衡和酸堿平衡具有重要意義。H+的分泌腎小管各段和集合管都具有分泌H+的功能主要部位在近端小管以CO2進入細胞內，H2O+CO2（碳酸酐酶）→H2CO3→

H++HCO3-Na+-H+交換：H+排入小管液,Na+被轉運入細胞內Na+與HCO3-重吸收進入血液，補充血漿中的NaHCO3。影響因素：胞外CO2、K+、Na+濃度；酶活性意義：酸化尿液–排酸保堿–促進泌氨遠端小管和集合管的閏細胞以主動轉運的方式分泌H+H+-Na+交換與Na+-K+交換相互抑制氨（NH3/NH4+）的分泌來源：尿氨是血氨的400倍；腎小球濾過氨占尿氨10%。主要是腎內生成和分泌的主要部位在近端小管前段是腎小管上皮細胞在代謝過程中生成的：谷氨酰胺→2NH3/NH4++2HCO3-機制：NH4+（水溶性）:直接轉運Na+-NH4+交換;

NH3（脂溶性）:跨膜擴散小管內，NH3+Na+→NH4++Cl-→NH4Cl，尿液排出意義：有利于泌H+；促進HCO3-的重吸收。K+的分泌是機體主要排K+的途徑。主要部位在遠端小管和集合管被動性分泌機制：遠端小管中K+濃度<細胞內K+濃度，被動擴散

Na+的重吸收→管內負電位，K+分泌至管腔Na+-K+交換：與Na+-H+交換競爭性抑制意義：保持攝入量和排出量的動態平衡。 高鉀血癥、低鉀血癥。CorticalcollectingductprincipalcellTubulelumenBlood遠端小管和集合管主細胞K+的分泌近端小管具有強大的主動和被動重吸收能力

吸收：

100%的葡萄糖,氨基酸

85%HCO3-,67％Na+,K+,Cl-,H2ONa-K泵提供動力分泌H＋、氨近端小管的主動和被動重吸收TightjunctionProximaltubulecellGlucoseaminoacidsphosphatePeritubularcapillaryLateralintercellularspaceInterstitialspaceTubulelumenNaCl近端小管的重吸收

(67％)小管上皮細胞膜的Na泵向組織間液主動轉運Na+,導致胞內Na+濃度降低,小管液(原尿)中Na+順電化學梯度進入胞內葡萄糖、氨基酸與Na+的吸收偶聯,在近端小管的前半部被完全吸收。K+主動重吸收，但機理不詳Cl-在近端小管后半部,從緊密連接部,被動重吸收Na+-H+交換,H+進入小管液,維持電中性,并有利于HCO3-的重吸收

H++HCO3-→H2CO3→H2O+CO2→脂溶性吸收因組織間液滲透壓增加,水被被動吸收腎小管髓袢段的重吸收和分泌1.髓袢細段：降枝細段：對水通透，對NaCl，urea不通透，升枝細段：與降枝細段相反,對NaCl、urea通透，對水不通透，作用:形成滲透壓梯度，尿濃縮2.髓袢升枝粗段的重吸收

重吸收25%Na+，Na+愈多重吸收也愈多Na+-K+-2Cl-共轉運體，動力來源于Na+的細胞內外梯度和Na+泵Cl-隨Na+泵出到血;K+部分到血,部分回到小管,造成管腔為正電荷,進一步驅動Na+泵出對水不通透,利于尿液的稀釋.快速利尿藥,如速尿和利尿酸主要抑制髓袢Na-Cl重吸收,稀釋尿液，使尿量增加髓袢升枝粗段的重吸收(25%)和分泌速尿遠端小管近球端主動轉運和吸收Na+-Cl-

對水不通透,進一步稀釋尿液

氫氯噻嗪類利尿藥,抑制Na+-Cl-轉運體,排鈉利尿遠端小管遠端和集合管重吸收和分泌通過Na+-K+泵重吸收少量~3%的Na+,

重吸收大部分水分泌功能：Na+

-K+泵分泌K+Na+-H+交換分泌H+,NH3+H+→NH4+

NH4Cl排酸可被調節醛固酮調節Na+-K+泵抗利尿激素ADH,水吸收第四節尿液濃縮和稀釋用冰點降低法測鼠腎皮質、外髓部、內髓部的滲透壓，發現從皮質到乳頭P是逐漸升高的，存在著明確的滲透梯度。為什么如此，有何生理意義？尿液的濃縮和稀釋高滲尿：缺水、尿濃縮低滲尿：水過剩、尿稀釋等滲尿：可能為腎功能受損尿液濃縮與稀釋-結構和功能特點近髓腎單位髓袢與集合管-第一套逆流系統：髓質滲透壓梯度的形成直小血管-第二套逆流系統：髓質滲透壓梯度的維持尿素循環逆流倍增與逆流交換逆流倍增Countercurrentmultiplication

參與形成并維持腎髓質的滲透壓梯度和尿的濃縮腎臟滲透梯度的形成原理-逆流倍增甲、乙、丙形成逆流系統。從甲管流進NaCl溶液，從乙管流出，M1膜能將乙管中的Na+

泵到甲管，則甲、乙管從上到下滲透壓越來越高，形成逆流倍增。將低滲的液體從丙管流進，M2膜對水有通透性則丙管中的液體滲透壓越來越高。逆流倍增示意圖腎髓質的滲透壓梯度和尿的濃縮髓袢升枝粗段:Na+泵主動轉運（Na+-K+-2Cl-共轉運體）重吸收25%Na+。對水不通透使間質滲透壓升高,同時小管液滲透壓下降是形成腎髓質滲透壓梯度的原動力髓袢不同部位對Na+和水的重吸收程度不同,形成腎髓質滲透壓梯度降枝細段:

對H2O通透,對NaCl、urea不通透，小管內水在高滲作用下擴散到髓質組織間液,因此自上而下小管液的滲透壓逐漸升高。升枝細段:

對H2O不通透,但對NaCl通透性良好，小管內NaCl順濃度梯度擴散到髓質,使組織間液滲透壓逐漸升高,同時小管液滲透壓下降。僅Na-Cl形成的梯度是不夠的,尿素:500/1200–集合管的作用髓袢不同部位對Na+和水的重吸收程度不同,形成腎髓質滲透壓梯度逆流倍增Countercurrentmultiplication參與形成并維持腎髓質的滲透壓梯度尿素再循環UreaRecycling參與形成髓質內髓部滲透壓梯度升枝細段對urea中度重吸收,其它段通透性較低.隨著水的重吸收，urea在集合管濃度增加，順濃度差擴散到組織液，提高髓質滲透壓。urea經近髓集合管→髓質組織液→髓袢升枝細段→再循環。作用:

進一步提升并維持髓質滲透壓梯度,500/1200逆流交換逆流交換：通過在高滲透壓的髓質部的循環流動,Ｕ型直小血管參與維持髓質滲透壓梯度Ｕ型毛細直小血管對溶質和水的通透性高,通過髓質部時直小血管降枝中的水進入髓質；髓質的Na-Cl和Urea進入直小血管降枝,折返處滲透壓最高直小血管升枝的Na-Cl和Urea又回到髓質髓質的H2O進入直小血管升枝溶質在直小血管和髓質之間交換,而不是流走動態維持髓質高滲透壓lowrenalbloodflow，也很重要直小血管的逆流交換作用（NaCl尿素）髓質滲透壓梯度與尿液濃縮和稀釋的關系腎臟集合管上皮細胞對水的通透性受抗利尿激素的調節,通過濃縮或稀釋尿液調節體液容量和滲透壓尿液的濃縮與稀釋主要發生部位–集合管兩個必須條件：處于髓質滲透壓梯度的高滲環境上皮細胞對水有通透性尿液濃縮有賴高ADH水平和腎髓質高滲壓腎皮質、外髓、內髓滲透壓逐漸升高，存在著明確的滲透梯度。近髓腎單位髓袢參與形成滲透梯度,是尿液濃縮的必要條件沙鼠：長髓袢,20-fold高滲尿豬：短髓袢,1.5-fold滲尿人：4.5-fold