第七节尿的生成和排出

第七节尿的生成和排出
一、腎小球的滤过功能
(一） 肾小球滤过率和滤过分数

1. 肾小球滤过率是指单位时间内（每分钟)两肾生成的超滤液量。据测定，正常成年人 的肾小球滤过率平均值为125ml/min。
2. 滤过分数是指肾小球滤过率和肾血浆流量的比值，正常为19%。

(二） 肾小球滤过作用及其影响因素

1. 肾小球滤过作用实验研究表明，肾小囊内的原尿除不含大分子蛋白质外，其他成分 及其含量与血浆基本一致，渗透压和酸碱度也与血浆相近，说明原尿是血浆的滤液。

1. 滤过膜:这是肾小球滤过的结构基础。肾小球滤过膜由毛细血管内皮细胞、内皮下基 膜和肾小囊脏层足细胞的足突构成。在这三层滤过膜结构中，内皮下基膜是主要的阻挡大分 子物质滤过的机械屏障。此外，各层滤过膜上都含有带负电荷的物质，其主要成分是糖蛋白， 它们构成滤过膜的电学屏障，主要阻碍带负电荷的血浆蛋白（如白蛋白）的通过。对不带电分 子来说，能否通过滤过膜主要决定于它的有效半径。当有效半径小于2. Onm时即可自由滤 过，如葡萄糖;有效半径大于4. 2nm时则不能滤过;而有效半径在2. 0〜4. 2nm之间时，滤过 量将随有效半径的增大而降低。对带电分子来说，除有效半径外，还决定于它所带电荷的性 质。以有效半径相同但所带电荷不同的右旋糖酐进行实验，可发现带正电荷的右旋糖酐较易 通过,而带负电荷的右旋糖酐则较难通过。有效半径约3. 6nm的血浆白蛋白（分子量为 96 000)很难通过肾小球滤过膜，因为白蛋白带负电荷。
2. 有效滤过压:与组织液的生成类似，有效滤过压是肾小球滤过的动力。由于肾小囊内 滤液蛋白质含量极低，肾小囊内滤液的胶体渗透压可忽略不计，所以：肾小球有效滤过压=肾 小球毛细血管血压一(血浆胶体渗透压+肾小囊内压）。

2. 影响肾小球滤过的因素凡能影响肾小球滤过膜结构和功能、滤过动力和肾血浆流量

(或肾血流量)的因素都能影响肾小球滤过。
f变，但当动脉血压降 到80mmHg以下时，肾血流量明显减少，肾小球滤过率也减少。高血压病晚期,人球小动脉口 径由于硬化而变小，肾小球毛细血管血压可明显降低，致使肾血流量和肾小球滤过减少而导致 少尿。

2. 肾小囊内压:正常情况下，肾小囊内压较稳定。肾盂或输尿管结石、肿瘤压迫或其他 原因引起的输尿管阻塞，都可使肾盂内压力升髙而导致肾小瘓内压升高，结果使得有效滤过压 降低，肾小球滤过减少。
3. 血浆胶体渗透压:人体正常情况下变动不大，但当肝脏病变引起血浆蛋白合成减少或 肾病引起大量蛋白尿时，可使血浆蛋白含量明显降低，导致血浆胶体渗透压降低，有效滤过压 增加，肾小球滤过也随之增加。
4. 肾血浆流量:正常情况下，肾小球毛细血管全段并不都有滤液形成。在血液流经肾小 球毛细血管时，由于滤液的不断生成，血浆胶体渗透压迅速升高，有效滤过压也很快下降到零, 即达到滤过平衡，滤过在尚未到达出球小动脉端便已停止。肾血浆流量主要影响滤过平衡的 位置，肾血浆流量加大时，滤过平衡位置移向出球小动脉端，使更长或全段肾小球毛细血管都 有滤液形成，从而增加肾小球滤过量。肾血浆流量减少时，则发生相反变化。
5. 滤过膜(滤过系数):滤过系数(K_f)是滤过膜的有效通透系数(k)和滤过膜的面积(s) 之乘积(K_f=k • s)。

1. 通透性(有效通透系数）:滤过膜病变引起通透性增大，可导致尿量增多、不同程度的蛋 白尿、血尿;通透性减小，则可导致少尿。
2. 滤过面积:人两肾全部肾小球毛细血管总面积在1. 5m²以上，肾小球病变晚期，肾小球 纤维化或玻璃样变，可使滤过面积明显减小而导致少尿。

二、肾小管与集合管的转运功能
(—)对Na+、cr、水、HC〇r、葡萄糖与氨基酸的重吸收
1.对Na+、C广与水的重吸收
(1)近端小管:在近端小管，滤液中约70%的Na+、Cr与水被重吸收。
在近端小管前半段，小管液中的Na+可与细胞内的H+在管腔膜上经Na⁺ -H⁺交换体进 行逆向转运，Na+进人上皮细胞内，而H+则被分泌到小管液中；小管液中的Na+也可与葡萄 糖或氨基酸在管腔膜上经Na+-葡萄糖同向转运体或Na+-氨基酸同向转运体一同被转运人 上皮细胞，进人细胞内的Na⁺经基底侧膜上的钠泵被泵出细胞，进人组织间液，进人细胞内 的葡萄糖或氨基酸则以易化扩散的方式通过基底侧膜离开上皮细胞，进人血液循环,这一途 径称为跨细胞转运途径，约占近端小管转运量的2/3。在此段，因Na⁺-H+交换使HC〇r优 先被重吸收(见后文），而cr则不被重吸收，结果使小管液中C广浓度高于管周组织间液中 的浓度。
在近端小管后半段,C广顺浓度差而被动扩散,Na⁺则顺电位差而被动扩散，均经过上皮 细胞间的紧密连接进人细胞间液，这一途径称为细胞旁途径，约占近端小管转运量的1/3。
水在近端小管的重吸收为等渗性被动重吸收。随着Na+的重吸收,造成了小管上皮细胞 间液渗透压升高，在此渗透压作用驱使下，水不断从小管液进人上皮细胞，再从细胞进人细胞 间液，造成管周组织间液静水压升高，加上管周毛细血管内静水压较低，血浆胶体渗透压较高，

7jC便进人毛细血管内而被重吸收。管周组织间液静水压升高，也可使部分Na+和水通过紧密

2. 髓袢:在髓袢，肾小球滤过的NaCl约20%被重吸收，水约15%被重吸收。升支粗段 是NaCl在髓袢重吸收的主要部位，是一个主动重吸收的过程。髓袢升支粗段的管腔膜上有 电中性的Na+-K+-2d-同向转运体，该转运体可使小管液中1个Na+、1个K+和2个Cl_同 向转运人上皮细胞内。进人细胞的Na+通过细胞基底侧膜的钠泵泵至组织间液，C11I页浓度 梯度经管周膜上的Cl _通道进人组织间液，而K+则顺浓度梯度经管腔膜返回小管液中，并使 小管液呈正电位。这一电位差又使小管液中的Na+、K+和Ca²⁺等正离子经细胞旁途径而被 动重吸收。

髓袢降支细段对Na+不通透，但对水通透性高，在组织液高渗作用下水被动重吸收，故小 管液在流经髓袢降支细段时，渗透压逐渐升高。髓袢升支对水不通透，但对NaCl通透，NaCl 扩散进入组织间液，故小管液在流经髓袢升支时，渗透压逐渐下降。

3. 远端小管和集合管:在远曲小管和集合管，滤液中约12%的Na+与C1-,以及不同量 的水被重吸收，并且可以根据机体的水、盐平衡状态进行调节，水的重吸收主要受抗利尿激素 调节，而Na+和K+的转运则主要受醛固酮调节。

在远曲小管始段，上皮细胞对水仍不通透，但仍能主动重吸收NaCl,小管液中的Na+和 Cl_经管腔膜上的Na+-C广同向转运体进人上皮细胞内，细胞内的Na+由钠栗栗至组织间液。
在远曲小管后段和集合管，主细胞基底侧膜上的钠泵活动使细胞内保持低Na+，细胞内 低Na+可促使小管液中Na+经管腔膜Na+通道进人细胞，而Na+的重吸收又通过电位差使小 管液中的cr经细胞旁途径而被动重吸收。
集合管主细胞管腔膜侧胞质的囊泡内含水孔蛋白AQP-2,而基底侧膜上有AQP-3和 AQP-4分布。小管液中的水在管内外渗透浓度差的作用下通过AQP-2进人上皮细胞，进人 上皮细胞的水再经基底侧膜的AQP-3和AQP-4进人组织间液而被重吸收。插人上皮细胞管 腔膜AQP-2的多少决定上皮对水的通透性，而AQP-2的插入又受抗利尿激素的控制。

2. 对HC〇r的重吸收滤液中约80%的HC〇r在近端小管被重吸收。

HC〇r重吸收是以co₂扩散的形式进行的，所以其重吸收优先于cr的重吸收。小管液 中HC〇r不易透过管腔膜，它与上述Na⁺-H+交换分泌到管腔内的H+结合生成H₂C0₃, H₂C0₃迅速分解为（：0₂和H₂0，这一反应由上皮细胞管腔膜表面的碳酸酐酶催化，生成的 co₂即以单纯扩散的方式进人上皮细胞，在细胞内，C0₂和H₂ 0又在碳酸酐酶的作用下结合 成H₂ C〇3，H₂ C0₃又解离成HC〇r和H+，而HCOr与Na+ —起被转运回血。
髓袢对Hcor的重吸收主要发生在升支粗段。其机制与近端小管相同。

3. 对葡萄糖与氨基酸的重吸收100%的葡萄糖和氨基酸在近端小管被重吸收。转运机 制见前述Na+重吸收。近端小管对葡萄糖的重吸收有一限度，当血液中葡萄糖浓度超过 180mg/100ml(血液)时，有一部分肾小管对葡萄糖的吸收已达极限，尿中将会出现葡萄糖，此 时的血糖浓度称为肾糖阈。

(二）对H+、NH₃和NH4+的分泌
1.对H+的分泌肾小管各段和集合管均具有泌H+能力，在近端小管主要通过 Na+-H⁺交换的方式进行(见前文），远曲小管后段和集合管的闰细胞可主动分泌H+。一般 认为，远曲小管和集合管的管腔膜上存在两种质子泵,一种是H+-ATP酶，另一种为H+/ K+-ATP酶，均可将细胞内的H+泵人小管液中。

2.对NH₃和NH₄+的分泌NH₃和NH₄⁺都来源于上皮细胞内的谷氨酰胺，1分子谷氨酰 胺招 NH₄+通过管腔膜上逆向转运体(Na⁺-H+转运体)进入小管液（由NH₄⁺代替H⁺)。NH₃是脂 溶性分子,可通过细胞膜单纯扩散进入小管腔，也可通过基底侧膜进入细胞间液。在细胞内， NH₄+与NH₃ + H+处于一定的平衡状态。在集合管，管腔膜对NH₃高度通透，而对NH₄⁺贝丨J通 透性较低，所以NH₃i要以扩散的方式进入小管液，进入小管液的NH₃可与分泌的H+结合 形成NH₄+，随尿排出。这一反应使尿中每排出1个NH₄+就有1个HC0F被重吸收回血。
泌H+、泌NH₃和NH₄+在维持机体酸碱平衡中具有重要意义。
三、尿生成的调节
(一） 小管液中溶质的浓度
小管液中溶质的浓度高，则小管液渗透压就高，因而妨碍肾小管特别是近端小管对水的重 吸收，导致尿量增多，NaCl排出也增多。这种由于小管液中溶质浓度升高导致的利尿现象，称 为渗透性利尿。例如，糖尿病患者多尿和甘露醇利尿就是这个道理。
(二） 神经和体液调节

1. 肾交感神经肾神经兴奋时末梢释放去甲肾上腺素，可通过以下机制使尿量减少。

1. 对肾血管的作用:通过激活肾血管平滑肌膜上ct受体，引起肾血管收缩，由于入球小 动脉收缩作用大于出球小动脉，结果使肾小球毛细血管灌注压下降,肾小球滤过率减少。
2. 对球旁器的作用:通过激活球旁器中近球细胞膜上卩受体,引起肾素释放，再促使循 环血中血管紧张素II和醛固酮含量增加,增加肾小管对NaCl和水的重吸收。
3. 对肾小管的作用：肾交感神经直接支配肾小管，促进肾小管（主要是近端小管）对 NaCl和水的重吸收。

2. 抗利尿激素即血管升压素，由下丘脑视上核和室旁核的神经元合成,储存于神经垂 体，当作用于远曲小管与集合管上皮细胞管周膜上的V₂受体时，通过G蛋白-AC-cAMP途径 激活蛋白激酶A,后者可使上皮细胞内含水孔蛋白AQP-2的小泡镶嵌在上皮细胞的管腔膜 上，形成水通道，增加管腔膜对水的通透性,从而引起抗利尿作用。以下是调节抗利尿激素分 泌的主要因素。

1. 血浆晶体渗透压：当机体大量失水导致血浆晶体渗透压升高时，抗利尿激素分泌增 多，使肾对水重吸收增多而尿量减少，•相反,大量饮清水后尿量明显增多，这种现象称为水利 尿。这是因为大量水被吸收后，血浆晶体渗透压降低，抗利尿激素分泌减少，结果导致肾对水 的重吸收减少。
2. 循环血量(血容量）：当机体大量失血导致循环血量(血容量)减少时，容量感受器所受 牵张刺激减小，反射性引起抗利尿激素分泌增多，使肾对水的重吸收增多，尿量减少;循环血量 (血容量)增多时，则发生相反的变化。
3. 其他:动脉血压升高可通过刺激颈动脉窦压力感受器,反射性地抑制抗利尿激素释 放;而血压降低、剧烈疼痛和高度精神紧张，血管紧张素II则可刺激其分泌。

3. 肾素-血管紧张素-醛固酮系统该系统调节肾尿生成主要是醛固酮。醛固酮由肾上腺 皮质球状带分泌，其作用是促进远曲小管与集合管主细胞重吸收Na+和排出K+ (保Na⁺排 K+)，同时导致水跟随Na+的重吸收而被动重吸收。血管紧张素II对肾尿生成也有调节作 用，主要有:①刺激醛固酮的合成和分泌;②直接刺激近端小管对NaCl的重吸收;③刺激神经

垂体释放抗利尿激素。

1. 肾素-血管紧张素系统:醛固酮的分泌受血管紧张素n和血管紧张素m的调节，血管 紧张素in由血管紧张素n转换而来，而血管紧张素n则由血管紧张素I转换而来，血管紧张素 原转换为血管紧张素I的过程受肾素的调节，而肾素的分泌受以下三方面因素的调节:①背内 两种感受器:一是人球小动脉处的牵张感受器，二是致密斑感受器，前者感受人球小动脉血压 的改变，后者感受小管液中NaCl含量的变化。当动脉血压降低时，人球小动脉血压降低，对 牵张感受器的牵张刺激减弱，肾素释放量增加；同时，由于人球小动脉血压降低，血流量减少， 肾小球滤过率减少，到达致密斑的小管液中NaCl含量也减少，通过刺激致密斑感受器而导致 肾素释放增多。②神经调节:近球细胞直接受肾交感神经支配，肾交感神经兴奋时释放去甲肾 上腺素，后者作用于近球细胞膜上|3受体，可刺激肾素释放。③体液调节：肾上腺素和去甲肾 上腺素，肾内生成的？〇^和pgi₂均可直接刺激近球细胞释放肾素，血管紧张素II、抗利尿激 素、心房钠尿肽、内皮素和一氧化氮则可抑制肾素的释放。
2. 血[K+]和血[Na+]的改变:血[K+]升高或血[Na+]降低均可刺激肾上腺皮质球状 带分泌醛固酮;相反，血[K+ ]降低或血[Na+]升高，则分泌受抑，但醛固酮的分泌对血[K+ ]的 改变远比血[Na+ ]的改变敏感。

四、血浆清除率
(一） 血浆清除率的概念
肾在单位时间(每分钟)内能将一定毫升血浆中所含的某种物质完全清除出去，这个能完 全清除这种物质的血浆毫升数就称为该物质的血浆清除率。
(二） 血浆清除率的计算方法
C=U • V/P。其中C为血浆清除率，U为尿中某物质的浓度，V为每分钟尿量，P为血浆 中某物质的浓度。
(三） 血浆清除率的应用

1. 用以测定肾小球滤过率如果血浆中某物质可自由滤过肾小球，在肾小管内既不被重 吸收，又不被分泌，那么这种物质的血浆清除率就等于肾小球滤过率。菊粉正符合这一条件， 因而可用于测定肾小球滤过率。内生肌酐是指体内组织代谢所产生的肌酐，其血浆清除率的 值与肾小球滤过率很接近，故临床上常用来推测肾小球滤过率。但由于肉类食物中含有肌酐， 人在剧烈肌肉活动时也可产生额外的肌酐，所以用内生肌酐清除率来推测肾小球滤过率，测定 前应禁食肉类食物，并避免剧烈运动。另外，肌酐能被肾小管和集合管少量分泌和重吸收，因 此，以测定内生肌酐清除率来求得肾小球滤过率并不十分准确。
2. 用以测定肾血浆流量和肾血流量如果血浆中某物质(如碘瑞特或对氨基马尿酸）在 经过肾循环一周后被完全清除，亦即在肾动脉中该物质有一定浓度，而在肾静脉中浓度接近于 零，则该物质每分钟尿中的排出量应等于每分钟通过肾的血浆中所含的量，此时的每分钟通过 肾的血浆毫升数即为肾血浆流量;再根据红细胞比容，就能以计算出肾血流量。
3. 用以推测肾小管的功能可以自由通过滤过膜的某物质，若其血浆清除率小于 125ml/min，说明该物质被滤过后必然还能被重吸收，但不能推断它是否被分泌;若其清除率 大于125ml/mi_n，说明肾小管必定能分泌该物质，但不能推断它是否被重吸收。