肾脏20151107.ppt
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1、第八章 肾脏生理,首都医科大学 生理学与病理生理学系,2,第一节 概 述,第二节 肾小球的滤过功能,第三节 肾小管和集合管的重吸收和分泌,第四节 尿液的浓缩和稀释,第五节 尿生成的调节,第六节 血浆清除率,第七节 尿的排放,目 录,3,第一节 概 述 Introduction,4,一、什么是排泄? 排泄是指机体通过排泄器官将体内的代 谢终产物、多余的水分和进入体内的有毒有 害物质排出体外的过程。,5,机体有哪些排泄途径? 呼吸道:排出CO2和部分水分 消化道:铅、汞、胆色素和无机盐 皮 肤:氯化钠、尿素和一部分水 肾 脏:多种代谢终产物,大量的水分 (肾 脏是最重要的排泄器官),6,二、肾脏的
2、主要功能有哪些? 1. 生成尿液:以尿的形式排出体内多种 代谢产物、多余的水分和有毒有害物质。 意义:调节机体的水电平衡 调节机体的酸碱平衡 2. 分泌生物活性物质 肾素、促红细胞生成素(EPO)、前列腺素和 维生素D3。,尿生成的基本过程是什么?,9,肾脏的结构如何支持其生成尿液?,肾脏的结构特征,1、肾单位,(1)组成:,三、肾的功能解剖,(一)肾单位,肾小体,肾小球,肾小囊,肾小管,近球小管,髓袢细段,远球小管,袢升细段,袢升粗段,远曲小管,袢降粗段,近曲小管,袢降细段,近曲小管,(2) 类型,皮质肾单位(90%): 髓袢短 生成尿液 口径 入球支:出球支=2:1 出球小动脉分支 包绕在
3、肾小管周围,近髓肾单位(10%): 髓袢长 “U”直小血管 尿的浓缩和稀释 口径 入球支=出球支 出球小动脉分支 1)网形小血管 2)“U”形直小血管,17,两种肾单位比较,皮质肾单位,近髓肾单位,数 量,多(85-90%),A口径,少(10-15%),体 积,较大,较小,A入 A出 21,A入= A出,A出后的毛细血管,袢长度,分布于皮质部 的肾小管周围,还形成U形 的直小血管,肾素含量,短,长,多,少,皮质肾单位,近髓肾单位,(3)、球旁器(近球小体),(三)球旁器,1.球旁细胞: 入球A膜内的肌细胞呈上皮样变,内含分泌颗粒=肾素; 对牵张刺激敏感感受器; 肾交感N支配。,2. 致密斑:,
4、入球A与远曲小管联接处,细胞呈立柱样变、斑状突起; 对远曲小管中的Na+、Cl-敏感,并将信息经间质细胞传递至近球细胞,调节肾素的释放。,2、集合管,肾血液循环特征 肾血液供应特点,1、血液供应极丰富:1200ml/min 占心输出量的1/5 1/4 左右。 在80-180mmHg范围内,通过自身调节保持稳定。,2、血液分布不均:皮质 94% 外髓 5-6% 内髓 1% 3、形成两次毛细血管网,24,腹主动脉,下腔静脉,肾动脉 肾静脉 叶间动脉 叶间静脉 弓形动脉 弓形静脉 小叶间动脉 小叶间静脉 入球小动脉 肾小球毛细血管网 肾小管毛细血管网 出球小动脉,血液在肾脏的流经途径,肾血流量是如何
5、调节的?,1、自身调节(autoregulation),动脉血压: 80 180 mmHg, 肾血流量相对恒定。,“肌源学说 ”:,动脉血压 180 mmHg 平滑肌已达收缩极限,80 mmHg 以下,180 mmHg以上: 肾血流量随动脉血压的变化而变化。,管-球反馈: 当肾血流量和肾小球滤过率致密斑感受到远曲小管液Na+Cl-致密斑将此信息反馈至肾小球肾血流量和肾小球滤过率恢复。,2、神经和体液调节,肾交感N,球旁 细胞,肾素,血管紧张素,肾血管 收缩,肾血流量,NE E 内皮素 血管升压素,前列腺素 NO,(+),(),第二节 肾小球的滤过功能,原尿:肾小球滤液,除蛋白质 含量极少外,其
6、他成分与血浆 基本一致,是血浆的超滤液, 称原尿。,肾小球滤过: 指血液流过肾小球时,血浆中水分和小分子物质通过滤过膜进入肾小囊形成原尿的过程。,尿液最初是从哪里来的?,滤过三要素: 滤过膜、动力、阻力,一肾小球滤过膜结构与通透性,滤过的结构基础(滤过膜),肾小球毛细血管内皮细胞 基膜 肾小囊内层上皮细胞,37,Filtration membrane (Filtration barrier),Capillary endothelium,Basement membrane,Podocyte cells,滤过膜的微细结构,1、机械屏障作用,滤过膜阻止分子量 69000、 有效半径 4.2nm的大分
7、子物质滤过。,有效半径 2nm的中性物质可完全滤过。,如:Hb的分子量为64000本可通过,但在血浆中与球蛋白结合成复合物时则不能通过,正常无Hb尿;但当大量溶血时,游离的Hb Hb尿。,2、电学屏障作用,滤过膜的三层中,每层都有 带负电的糖蛋白。阻止带负电的 物质通过。,肾炎时带负电荷的糖蛋白减少或消失,出现蛋白尿。,有效滤过压 (effective filtration pressure,EFP),EFP = 动力 阻力,EFP = 肾小球毛细血管压 (血浆胶体渗透压 + 肾小囊内压),毛细血管压:(1) 压力较高 6.0kPa(45 mmHg) (2) 入球端与出球端几乎相等,6.0kP
8、a,6.0kPa,滤过: 指血液流过肾小球时,血浆中水分和小分子物质通过滤过膜进入肾小囊形成原尿的过程。,肾小球的滤过功能,滤过三要素: 屏障、动力、阻力,囊内压:1.3kPa(10mmHg),血浆胶体渗透压: 入球端:3.3kPa(25mmHg) 出球端:4.7kPa(35mmHg),入球端 EFP = 45 (25 + 10) = 10 (mmHg),出球端 EFP = 45 (35 + 10) = 0,肾小球滤过率与滤过分数,1、肾小球滤过率(GFR),单位时间内(min) 两肾生成的超滤液量。 125ml/min,一昼夜滤液量 = 180L,2、滤过分数(filtration frac
9、tion, FF),肾小球滤过率与肾血浆流量的比值。,正常值 : 0.18 0.20,表明:流经肾脏的血浆约1/5形成原尿。,二影响肾小球滤过的因素,1、滤过系数,(1)滤过膜通透系数,(2)面积,2、肾小球毛细血管压,3、囊内压,结石,肿瘤,4、血浆胶体渗透压,54,5、肾血浆流量,第三节 肾小管和集合管的物质转运功能,肾小管与集合管的转运方式,一、肾小管与集合管的重吸收,重吸收: 小管液中的物质通过小管上皮细胞进入管周毛细血管血液的过程称为肾小管和集合管的重吸收,不同物质在肾小管重吸收的部位,59,重吸收的特点选择性吸收 葡萄糖、氨基酸,全部重吸收。 水、Na+ 、Cl- 99%重吸收。
10、尿素,45%。 尿酸74%重吸收。 肌酐完全不吸收。,几种主要物质的重吸收,1、Na+、Cl、H2O的重吸收,(1)近球小管前半段: Na+的重吸收机制: H+ - Na+交换 Na+和葡萄糖同向转运 泵 漏模式(pump-leak model) 水被动重吸收(等渗) Cl顺电-化学梯度被动转运,(2)髓袢升支粗段: “Na+ : 2Cl : K+同向转运模式” 水不被重吸收(小管液低渗),远曲小管和集合管: Na+重吸收主要受醛固酮调节 水重吸收受ADH影响,2、HCO3重吸收 80-85%在近球小管重吸收,3、K+的重吸收 在肾小管和集合管全部重吸收,65%在近端小管重吸收。 是一个主动过
11、程。,4、葡萄糖的重吸收,在近球小管全部重吸收。 继发性主动重吸收。与Na+ 同向转运密切相关。,同向转运:是指两种物质与细胞膜 上的同向转运体 (特殊蛋白质)结合, 以相同方向通过细胞膜的转运。,近端小管对葡萄糖的重吸收 有一定限度。,血糖 160 180 mg%,尿中见糖,肾糖阈: 尿中不出现葡萄糖时的最高血糖浓度。,葡萄糖吸收极限量:,同向运转体的结合位点达饱和时,葡萄糖吸收极限量,男性:375 mg/min 女性:300 mg/min,三、肾小管和集合管的分泌,分泌(secretion):肾小管上皮细胞将 细胞内物质或血浆中的物质转运到小管 腔中去的过程。,分泌:肾小管上皮细胞通过 新
12、陈代谢,将所产生的物质排入到小管液 中去的过程。,排泄:肾小管上皮细胞将 血液中某种物质直接排入到小管液中去的 过程。,1、H+的分泌,(1)近球小管(能力最强) 通过H+ Na+交换分泌H+,每分泌一个H+,即有一个NaHCO3重吸收回血液。 H+的分泌是肾脏排酸保碱的过程。,79,分泌特点: 泌H+与重吸收HCO3-、Na+呈正相关,泌H+与泌K+呈负相关(竞争抑制)。 泌H+是有限度的:当小管液pH值 4.5时,泌H+则停止。,(2) 在远曲小管和集合管,闰细胞(暗细胞)分泌 H+ 逆电化学梯度的主动转运,泵,2、K+的分泌,在远曲小管和集合管 K+的分泌与Na+的主动重吸 收有密切关系
13、,是顺电位差的被 动过程。 K+ Na+交换与H+ Na+交换 相互抑制。,84,K+分泌特点: 泌K+与泌H+呈负相关。 Na+-K+交换与Na+-H+交换具有竟争抑制。 酸中毒:Na+-H+,Na+-K+泌K+高血钾症 高血钾症:Na+-K+,Na+-H+泌H+酸中毒 多吃多排、少吃少排、不吃也排。 当大量使用利尿药时, 应注意适当补钾,以防止低血钾症的发生。,3、NH3的分泌,发生在除髓袢细段以外的肾小管 各段和集合管。对维持血浆 NaHCO3 的浓度,进而维持酸碱平衡起重要 作用。 泌NH3与泌H+相互促进。,复习思考题 1.简述影响肾小管转运的因素。 2.用泵-漏模式解释近球小管对N
14、a+的主动重吸收。 3.在近球小管葡萄糖是如何被重吸收的?其特点是什么? 4.为什么糖尿病患者会出现糖尿和多尿症状? 5.简述尿生成的过程。,第四节 尿液的浓缩与稀释,一、肾脏如何浓缩和稀释尿液?,沙鼠,人,猪,20倍浓缩尿,45倍浓缩尿,1.5倍浓缩尿,90,尿液的浓缩与稀释是根据尿的渗透浓度与血浆 渗透压相比较而确定的。 高渗尿:浓缩 低渗尿:稀释 等渗尿:尿液的渗透压与血浆渗透压相等或 相近。,何谓浓缩与稀释?,尿液在逆流系统,髓质高渗梯度,集合管对水通透性,集合管对水重吸收,低渗尿(尿稀释),集合管对水通透性,集合管对水重吸收,高渗尿(尿浓缩),即:,ADH,ADH,1.肾髓质的高渗状
15、态,2 形成肾髓质高渗梯度的结构基础: 近髓肾单位的髓质部分有两套“ U ” 形结构。 (1)髓袢的降支和升支 (2)“ U”形直小血管,3 肾髓质渗透压梯度的形成机制: 各段肾小管对水、 NaCl和尿素 的通透性不同。,肾小管和集合管不同部位对物质的通透性,ADH,4 肾髓质渗透压梯度的保持机制: U形直小血管的作用,形态学基础: 近髓肾单位的髓质部分有两套“ U ” 形结构。 (1)髓袢的降支和升支 (2)“ U”形直小血管,ADH,直小血管逆流交换作用维持渗透压梯度,肾髓质渗透压梯度的形成 逆流 倍增作用,物理模型,肾髓质高渗梯度形成机制,髓袢降支细段:对NaCl不易通透 对尿素不易通透
16、 对水高度通透,水被重吸收 管内浓度倍增 (管内为高渗梯度) (钠盐管内 钠盐管外) (尿素管内 尿素管外,髓袢升支细段: 对NaCl高度通透 对尿素中等通透 对水不通透,由肾内髓高渗梯度已形成。,NaCl向管外扩散 尿素向管内扩散 管内浓度倍减 (但仍为高渗梯度) (管外为高渗梯度) (管内钠盐 渐) (管内尿素 渐),尿素,肾内尿素循环: 条件: .髓袢升支粗段、远曲小管、皮质与髓质集合管尿素均不通透; .髓袢升支细段对尿素易通透; .内髓集合管对尿素易通透+尿素高(当ADH时远曲小管和集合管对水的通透性尿素)。 过程:尿素出内髓集合管入髓袢升支细段经髓袢升支粗段、远曲小管、皮质与外髓集合
17、管内髓集合管。 作用:进一步增强肾内髓高渗梯度。,水,从全过程看: 动力是升支粗段、集合管NaCl主动重吸收 尿素的再循环促进髓质渗透压梯 度的建立 肾髓质渗透压梯度的保持 逆流交换作用 (countercurrent exchange),110,小结: 形成肾髓质高渗梯度的物质: 外髓质: 主要是NaCl。 内髓质: 主要是NaCl+尿素 形成肾髓质高渗梯度的决定因素: 逆流系统+各段对物质的选择性通透逆流倍增现象。,111,肾髓质渗透压梯度是如何维持的?,直小血管的逆流交换作用:,降支 升支,同水平组织间液的渗透压 直小血管 直小血管,尿素和NaCl 尿素和NaCl 入直小血管 出直小血管
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