生理第十章丨泌尿系统的结构与功能

肾小球滤过是当血液流经肾小球毛细血管时，血液中的水和小分子溶质，透过肾小囊的囊腔形成超滤液的过程。血浆超滤液即是原尿。超滤液中各种晶体物质的浓度都与血浆中的非常接近，晶体渗透压及酸碱度也与血浆的相似，但蛋白质等大分子物质由于不能被滤过而含量甚少。

一、尿生成的过程总览

二、滤过膜的结构

滤过膜由三层结构组成：①内层是毛细血管的内皮细胞。内皮细胞上有许多直径50～100nm的窗孔，可防止血细胞通过，但对血浆蛋白的滤过可能不起阻留作用；②中层为基膜，是由水合凝胶构成的微纤维网结构，有2～8nm的多角形网孔，水和部分溶质可以通过微纤维网的网孔，是滤过膜的主要滤过屏障；③外层是肾小囊的上皮细胞，上皮细胞具有足突，相互交错的足突之间形成滤过裂隙，其上有一层滤过裂隙膜，膜上有直径4～14nm的裂隙孔，它是滤过的最后一道屏障。

由于滤过膜各层中含有很多带负电荷的物质（主要为糖蛋白），因此带正电荷的物质易滤过。

三、肾小球滤过的动力（有效滤过压）

有效滤过压＝肾小球毛细血管压－（血浆胶体渗透压＋肾小囊内压）

当血液流经肾小球毛细血管时，由于不断生成超滤液，血液中血浆蛋白浓度就会逐渐增加，血浆胶体渗透压随之升高，有效滤过压也逐渐下降。当有效滤过压下降到零时，滤过停止，达到滤过平衡。从入球小动脉端到滤过平衡点的肾小球毛细血管长度，为肾小球毛细血管滤过的有效长度。滤过平衡点越靠近入球小动脉端，肾小球毛细血管滤过的有效长度就越短，有效滤过面积就越小，肾小球滤过率就低；相反，滤过平衡点越靠近出球小动脉端，肾小球滤过率就高；如果至出球小动脉端仍达不到滤过平衡，则全段毛细血管都有滤过作用。

四、影响肾小球毛细血管滤过的因素

1.肾小球毛细血管压　由于肾血流量具有自身调节机制，当全身动脉血压变动于80～180mmHg范围内时，肾小球毛细血管压维持稳定，从而使肾小球滤过率基本保持不变。但当动脉血压降到80mmHg以下时，肾小球毛细血管压也将相应下降，于是有效滤过压降低，肾小球滤过率也减少。当动脉血压降到40～50mmHg以下时，肾小球滤过率将降到零。在高血压病晚期，由于入球小动脉硬化缩小，进入肾小球的血量减少，导致肾小球毛细血管压明显降低，肾小球滤过率减少而出现少尿。

2.囊内压　在正常情况下，肾小囊内压较低。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，都可使肾盂内压显著升高，此时囊内压也将升高，致使有效滤过压降低，肾小球滤过率因此而减少。有些药物在小管液中浓度太高，可在肾小管液的酸性环境中析出结晶，某些溶血性疾病产生的血红蛋白也可堵塞肾小管，导致囊内压升高而影响肾小球滤过。

3.血浆胶体渗透压　人体血浆胶体渗透压在正常情况下不会有很大变动。但若因某些原因造成全身血浆蛋白的浓度明显降低时，血浆胶体渗透压也将降低。此时有效滤过压将升高，肾小球滤过率也随之增加。例如由静脉快速注入生理盐水时，肾小球滤过率将增加，其原因之一就是血浆胶体渗透压的降低。

4.肾血浆流量　肾血浆流量对肾小球滤过率有很大影响，原因在于肾血浆流量可影响滤过平衡点的位置。如果肾血浆流量加大，肾小球毛细血管内血浆胶体渗透压的上升速度减慢，肾小球毛细血管滤过的有效长度增加，肾小球滤过率将随之增加。如果肾血浆流量进一步增加，血浆胶体渗透压上升速度就进一步减慢，肾小球毛细血管的全长都达不到滤过平衡，全长都有滤过作用，肾小球滤过率就进一步增加，反之亦然。在严重缺氧、中毒性休克等病理情况下，由于交感神经兴奋，肾血流量和肾血浆流量将显著减少，因而肾小球滤过率也显著减少。

一、物质转运方式与途径

物质通过细胞的转运包括被动转运和主动转运。此外，当水分子通过渗透被重吸收时，有些溶剂分子可随水分子一起转运，称为溶剂拖曳。

物质通过上皮转运的途径分为跨细胞途径和细胞旁途径。跨细胞转运途径首先是小管液的溶质通过顶端膜进入小管上皮细胞内，再跨过基侧膜进入组织间隙。细胞旁转运途径是指小管液中的物质直接通过小管上皮细胞间的紧密连接进入细胞间隙。

二、肾小管和集合管中各种物质的转运

这部分小编也没办法总结得非常清晰，请大家将此处知识点按照“不同部位的重吸收”和“不同物质的重吸收”两条线索在笔记本上进行两次归纳，两次归纳之后对这部分的理解就会好很多。

1. Na+、Cl-和水的重吸收　Na+、Cl-和水的重吸收是肾小管和集合管最主要的活动，并且很多溶质的转运直接或间接与Na+的重吸收有关。

（1）近曲小管：在近曲小管前半段，通过继发主动转运的方式，Na+的重吸收与其他一些物质转运相伴联，其中Na+的重吸收与葡萄糖、氨基酸的重吸收为同向转运，而Na+的重吸收和H+的分泌为Na+-H+逆向交换。H+的分泌还与小管液中的HCO-3的重吸收密切相关。近曲小管前半段Cl-不被重吸收。

近曲小管对水的通透高，当Na+、Cl-等被重吸收时，小管液渗透压降低，水在渗透压差的推动下，经跨细胞途径和细胞旁途径随NaCl等溶质被动重吸收，因此，该段小管液与血浆渗透压相等，属等渗重吸收，该段对Na+、Cl-和水的重吸收的量与体内水分的多少无关，是不可调控的。

水在近曲小管被重吸收，又可以溶剂拖曳形式携带一些溶质，如Ca2+和K+一起重吸收，使细胞间隙的静水压增加。较高的细胞间隙静水压一方面使溶质和水进入周围毛细血管；另一方面也可使少量Na+和水通过紧密连接回漏至小管腔内

2）髓袢：近曲小管液流经髓袢时，约20%的Na+、Cl-、K+和水等物质被进一步重吸收。

髓袢降支对Na+不易通透，对水有通透性，水主要以渗透方式通过上皮细胞的水孔蛋白AQP1重吸收。小管液流经此段因水被重吸收，小管液中NaCl浓度增高，参与尿液的浓缩和稀释。

髓袢升支细段则相反，对NaCl具有通透性，对水没有通透性，高浓度的NaCl可扩散到组织间液，被动重吸收。

（3）远曲小管和集合管：Na+在远曲小管和集合管的重吸收是逆电化学梯度进行的，属主动重吸收。

远曲小管起始段，Na+经Na+-Cl-同向转运体顺电化学梯度进入细胞内，再通过细胞基侧膜上钠泵转运进入管周组织液，而Cl-通过细胞基底膜上通道从胞内进入管周组织液，重吸收回。噻嗪类药物（氢氯噻嗪）可抑制Na+-Cl-同向转运体，影响Na+和Cl-的重吸收，发挥利尿作用。

2. HCO-3的重吸收与H+的分泌85%的HCO-3在肾小管和集合管以CO2的形式重吸收，并且HCO-3的重吸收与分泌H+、NH3/NH+4等相关联，对维持机体的酸碱平衡起着重要作用。

近曲小管HCO-3的重吸收与小管上皮细胞顶端膜上的Na+-H+逆向交换机制有密切关系。

3. NH3/NH+4的分泌　肾小管和集合管的上皮细胞在代谢过程中不断地生成NH+4，1个谷氨酰胺代谢时可产生2分子NH+4。胞内NH+4可分解为NH3和H+，NH3是脂溶性分子，可通过单纯扩散进入小管腔或基底膜，扩散方向取决于顶端膜两侧的pH值，当小管液的pH较低（H+浓度较高）时，NH3较易向小管液中扩散。近曲小管上皮细胞的顶端膜上的Na+-H+逆向转运体在将Na+转运入细胞的同时将H+分泌入小管液中，分泌入小管液中H+可与NH3结合生成NH+4，随尿排出。

NH+4在髓袢升支粗段可与Na+和K+以同向转运方式被重吸收。在这里NH+4可替代Na+、K+，由Na+-K+-2Cl-同向转运体从小管液中被重吸收；集合管细胞膜对NH3通透性高，对NH+4的通透性差，且管腔内液体为酸性，髓质间隙中NH3通过扩散方式进入集合管腔，在小管液中NH3与H+结合又生成NH+4，随尿排出。

因此，泌NH3/NH+4与泌H+密切相关，并促进HCO-3的重吸收，因此分泌NH3/NH+4是肾脏调节酸碱平衡的重要机制之一。慢性酸中毒时，上皮细胞谷氨酰胺代谢增加，引起泌NH3/NH+4增高，重吸收HCO-3也增加。

4. K+的重吸收与分泌  肾小球每日滤过的K+约35g，而尿中排出K+仅2～4g。肾小球滤过的K+几乎全部被重吸收。其中，近曲小管重吸收K+量占总吸收量的65%～70%，髓袢升支占25%～30%，远曲小管和集合管小于1%。尿中排出的K+主要是由远曲小管和集合管分泌的。尿中K+的排泄量与K+的摄入量有关，摄入高K+食物，K+分泌显著增多；摄入K+量少，K+分泌减少，但即使是机体明显缺K+且摄入量少时，仍有一定量的K+排出，可能造成低血K+，影响机体正常功能。

5. Ca2+的重吸收和分泌　滤过的Ca2+ 65%～67%在近曲小管重吸收，髓袢20%，远曲小管9%，滤过的Ca2+只有不到1%从尿中排出。

6.葡萄糖的重吸收　肾小球滤过液中的葡萄糖浓度与血糖浓度相同，但尿中几乎不含葡萄糖，这说明葡萄糖全部被重吸收回血。葡萄糖重吸收的部位仅限于近曲小管，尤其在近曲小管前半段。因此，如果在近曲小管以后的小管液中仍含有葡萄糖，则尿中将出现葡萄糖。

葡萄糖是不带电荷的物质，通过继发性主动转运与Na+同向转运而被重吸收。小管液中Na+与葡萄糖通过Na+-X（葡萄糖）同向转运机制进入细胞内，葡萄糖再通过基底膜上葡萄糖转运载体，转运入细胞间隙。

7.其他物质的重吸收与分泌　小管液中的氨基酸的重吸收与葡萄糖的重吸收机制相同，也是与Na+同向转运的方式。但是，转运葡萄糖的和转运氨基酸的同向转运体可能不同。此外，HPO2-4、SO2-4的重吸收也与Na+同向转运相关联。正常时进入滤液中的微量蛋白质则通过肾小管上皮细胞的吞饮作用而被重吸收。体内代谢产物和进入体内的某些物质如青霉素、酚红，大部分的利尿药等，由于与血浆蛋白结合而不能通过肾小球滤过，它们均在近曲小管被主动分泌到小管液中而排出体外。

一、肾髓质渗透浓度梯度及其形成

肾髓质的渗透浓度由外向内逐步升高， 具有明显的渗透浓度梯度。髓袢是形成髓质渗透浓度梯度的重要结构， 髓袢愈长， 所形成的髓质渗透浓度梯度就愈高。

肾髓质渗透浓度梯度形成与逆流系统的逆流倍增作用密切相关。

二、肾髓质渗透浓度梯度的保持

肾髓质渗透浓度梯度的保持取决于直小血管的逆流交换作用。

①当血液在降支中向下流动时，由于血液中的溶质浓度低于处于同一水平髓质组织间液的溶质浓度，组织液中NaCl和尿素等便顺着浓度梯度扩散到降支血管内，血液中的水分则渗透到组织间液，降支血液中的渗透浓度逐渐升高；②当血液逆流到升支时，血液内NaCl和尿素等溶质浓度及渗透浓度都高于同一水平的髓质组织间液，血液中的NaCl和尿素扩散到组织间液，组织间液的水则渗透到血液中，使升支中血液的渗透浓度逐渐降低。通过升、降支不断地与所在环境，即肾髓质组织间液中的溶质和水交换，使NaCl和尿素可以在组织间液和直小血管的升、降支之间循环以保持肾髓质的高渗环境。

三、影响肾髓质渗透浓度梯度形成的因素

髓袢的正常结构是形成髓质渗透浓度梯度所必需的。肾髓质渗透浓度梯度遭到破坏，尿浓缩的能力将会降低。

另外，血液尿素浓度也可影响渗透浓度梯度的形成，尿素是蛋白质代谢分解产物。在低蛋白血症时，由于体内尿素生成减少，影响了肾髓质高渗浓度梯度的建立，所以尿的浓缩能力减弱。

四、尿液浓缩和稀释功能的实现

正常人所排出的尿液的渗透浓度的高低与机体是否缺水或水过剩有关。当小管液流经远曲小管和集合管时，其中水被重吸收的多少就取决于尿液浓缩和稀释的程度。在此过程中由VP（抗利尿激素）的分泌量所调控的远曲小管和集合管对水通透性起着重要的作用。

当体内水过剩时，VP释放被抑制，血浆VP降低，则远曲小管和集合管上皮细胞对水的通透性降低；当体内缺水时，VP分泌增加，远曲小管和集合管上皮细胞对水通透性升高。

一、肾内自身调节（主要掌握渗透性利尿）

如果小管液中溶质浓度高，渗透浓度也很大，就会妨碍肾小管特别是近曲小管对水的重吸收，小管液中的Na+被稀释而浓度下降，小管液中与细胞内的Na+浓度差变小，Na+重吸收减少，NaCl排出增多，引起尿量增多，称渗透性利尿。糖尿病患者血糖增高，超过肾糖阈后，肾小管不能将葡萄糖完全重吸收回血，导致小管液溶质浓度增高，妨碍了水和NaCl的重吸收，产生渗透性利尿，而出现多尿、尿糖等现象。临床上有时给患者使用可被肾小球滤过而又不被肾小管重吸收的物质（如甘露醇等），利用它来提高小管液中溶质的浓度，借以达到利尿和消除水肿的目的也属于渗透性利尿。

二、体液调节

（一）血管升压素

血管升压素血管升压素（VP）又被称为抗利尿素（ADH），VP具有以下作用：①提高远曲小管和集合管上皮细胞对水的通透性，从而增加水的重吸收，使尿液浓缩，尿量减少；②增加髓袢升支粗段对NaCl的主动重吸收和内髓部集合管对尿素的通透性，从而增加髓质组织间液的溶质浓度，提高髓质组织间液的渗透浓度，有利于尿液浓缩。

（二）肾素-血管紧张素-醛固酮系统

肾素-血管紧张素系统除在心血管活动调节中起重要作用外，对肾脏功能的调节也起重要作用，而且与肾上腺皮质球状带释放醛固酮的活动密切相关，故称为肾素-血管紧张素-醛固酮系统。