尿生成的过程

第八章　肾的排泄功能

学习目标

掌握：排泄的概念和途径，肾小球的滤过功能及影响肾小球滤过的因素，肾小管和集合管的重吸收功能，尿生成的自身调节、神经调节和体液调节。

熟悉：肾小管和集合管的分泌功能，尿液的理化特性、尿量，尿的输送、储存与排放。

了解：肾的结构与功能，尿液浓缩与稀释的原理。

第一节　概　述

一、排泄的概念和途径

生命活动最基本的特征就是新陈代谢。新陈代谢过程中会产生对人体无用甚至有害的代谢产物。排泄（excretion）是指机体将物质代谢的终产物和进入体内的各种异物及过剩的物质，经血液循环由相应的途径排出体外的过程。

人体主要的排泄途径：肾通过尿排泄多种代谢产物；呼吸道通过呼出气体排出二氧化碳和少量水等；消化器官伴随食物残渣可排泄胆色素和无机盐等（食物残渣在消化道内以粪便形式排出不属排泄过程，因其未经过血液循环、未进入体内进行代谢）；皮肤通过发汗的方式排出水、无机盐、尿素等。

肾排出代谢产物的种类最多、数量最大，并可随机体的不同状态而调节尿量和尿中各种物质的含量，故肾是人体最主要的排泄器官。本章主要介绍肾的排泄功能即尿生成的过程及其调节机制。

二、肾的结构与功能

（一）肾的结构特征

1.肾单位和集合管

肾的基本功能单位是肾单位（图8-1、图8-2），尿液由肾单位和集合管共同生成。

人的两肾共有170万～240万个肾单位，每个肾单位均包括肾小体（renalcorpuscle）和与之相连接的肾小管（renaltubule）两部分。

肾小体包括肾小球和肾小囊。肾小球是一团毛细血管网，称为肾小球毛细血管网，肾小球毛细血管网两端分别与入球小动脉和出球小动脉相连。肾小囊有两层，脏层（内层）紧贴毛细血管壁，壁层（外层）移行为肾小管壁，两层之间的空间为肾小囊囊腔，肾小囊囊腔与肾小管管腔相通。原尿由肾小球毛细血管网滤过进入肾小囊囊腔，再流入肾小管。

图8-1　肾单位形态示意图

肾小管由近曲小管、髓袢和远曲小管三部分组成。近曲小管与肾小囊相连，远曲小管与集合管相连，近曲小管与远曲小管之间为髓袢。髓袢为一发夹形结构，包括基本对称的两部分，称为髓袢降支和髓袢升支，二者又各分为粗段和细段两部分。近曲小管和髓袢降支粗段合称为近端小管（proximaltubule）（或称近球小管）；远曲小管和髓袢升支粗段合称为远端小管（distaltubule）（或称远球小管），中间由髓袢细段连接。

集合管不包括在肾单位内，但其在功能上和远球小管密切相关，集合管在尿的浓缩过程和稀释过程中起着重要作用。

图8-2　肾单位结构组成图

2.皮质肾单位和近髓肾单位

肾单位按其所在的部位不同，可分为皮质肾单位和近髓肾单位两类（图8-3）。这两类肾单位基本结构相似，其主要形态区别在于髓袢。皮质肾单位髓袢较短，细段更短，其附近毛细血管缠绕成网，此毛细血管和其功能（滤过）密切相关；近髓肾单位髓袢较长，细段也长，其周围毛细血管顺髓袢细段形成直小血管，直小血管与细段平行走行。近髓肾单位髓袢较长的特点，决定了近髓肾单位在尿的浓缩与稀释过程中起着主要作用。

图8-3　两类肾单位示意图

3.近球小体

近球小体主要分布在皮质肾单位，又称为球旁器、球旁复合体等，由球旁颗粒细胞、球外系膜细胞和致密斑三部分组成（图8-4）。球旁颗粒细胞位于入球小动脉中膜内，球旁颗粒细胞的分泌颗粒内包含肾素。致密斑位于远曲小管起始部，上皮细胞排列紧密为高柱状，局部呈现斑状隆起，故称为致密斑。致密斑可感受小管液中NaCl含量的变化信息并传递至球旁颗粒细胞，从而调节肾素的释放。球外系膜细胞又称为间质细胞，位于入球小动脉和出球小动脉之间，具有吞噬功能，可将沉积于滤过膜的免疫复合物迅速清除，从而保持滤过膜良好的通透性。

图8-4　近球小体示意图

（二）肾的血液循环特点

肾的血液供应丰富，正常成人安静时每分钟约有1200mL血液流过两肾，相当于心输出量的20%～25%。肾血供约94%的血液分布在肾皮质，肾髓质只有6%左右的肾血供。通常所说的肾血流量主要是指肾皮质血流量。

肾血液循环的突出特点是有两套毛细血管网（图8-5），这与肾的泌尿功能密切相关，肾小球毛细血管网是尿滤过的部位，第二套毛细血管网紧密缠绕在肾小管周围，可重吸收肾小管内的营养物质，以及将血中的某些代谢产物分泌进入小管液。在近髓肾单位，第二套毛细血管的直小血管与髓袢伴行，这对于保持肾髓质浓度梯度、维持尿浓缩功能至关重要。肾血液循环的另一特点是入球小动脉和出球小动脉口径并不相同，皮质肾单位的入球小动脉和出球小动脉直径比为2∶1；这保证了流出肾小球毛细血管网的血流阻力远大于进入肾小球毛细血管网的血流阻力，大量血液灌注于肾小球内，使肾小球毛细血管内血压维持在较高状态，从而有利于肾小球的滤过作用。图8-5所示为肾微循环示意图。

图8-5　肾微循环示意图

肾动脉由腹主动脉垂直分出，其分支经叶间动脉、弓形动脉、小叶间动脉，进入入球小动脉。肾的特殊血液循环由入球小动脉开始。每支入球小动脉进入肾小体后，先分支成肾小球毛细血管网，再汇集成出球小动脉离开肾小体。出球小动脉第二次分支，形成第二套毛细血管网（在近髓肾单位还要形成直小血管），缠绕在肾小管和集合管的周围。第二套毛细血管网汇合成静脉之后经由小叶间静脉、弓形静脉、叶间静脉，进入肾静脉。

（三）肾的主要功能

肾的基本功能是通过形成尿，排泄体内的物质，包括各种代谢产物、机体摄入过多的物质（如水和电解质等），以及进入机体的异物或毒物等。

肾的另一个重要功能是保持内环境稳态。肾一方面通过形成尿，排泄各种代谢产物，同时又能根据机体具体情况，调节对水、电解质、酸类和碱类物质的排放量，故对维持细胞外液的容量、成分、渗透压和酸碱度的相对稳定起极为重要的作用。此外，肾还有产生肾素、促红细胞生成素和前列腺素等物质的功能。

第二节　尿生成的过程

尿由肾单位和集合管共同生成，尿生成的过程包括肾小球的滤过、肾小管和集合管的重吸收、肾小管和集合管的分泌三个基本环节。

一、肾小球的滤过

肾小球的滤过和组织液的滤过类似，肾小球的滤过是指循环血液经过肾小球毛细血管网时，血浆中的水和小分子溶质及少量较小相对分子质量的血浆蛋白，经滤过膜滤入肾小囊的囊腔而形成超滤液的过程，经过肾小球的滤过所形成的超滤液又称为原尿。

肾小囊囊腔的微穿刺实验表明，超滤液的成分与血浆基本一致：各种晶体物质如葡萄糖、氯化物、无机磷酸盐、尿素、尿酸和肌酐等的浓度都与血浆中的非常接近，而且渗透压及酸碱度也与血浆的相似，只是超滤液缺乏大部分血浆蛋白。表8-1所示为血浆、超滤液、尿液成分对比。

表8-1　血浆、超滤液、尿液成分对比　单位：g/L

（一）肾小球滤过率

肾小球滤过率（glomerularfiltrationrate，GFR）是指单位时间（通常是每分钟）内两肾生成的超滤液量。正常成人（体重60kg、体表面积为1.73m2的个体）肾小球滤过率为125 mL/min，照此计算，两肾每昼夜从肾小球滤过的血浆总量高达180L。肾小球滤过率是反映肾滤过功能的直接指标。

肾小球滤过率与每分钟肾血浆流量的比值，称为滤过分数（filtrationfraction）。正常人安静时肾血浆流量为660mL/min，滤过分数=125/660×100%=19%。滤过分数表明，肾的血浆流量中约有1/5由肾小球滤过到肾小囊形成了超滤液，其余4/5则通过出球小动脉流入肾小管周围毛细血管网。

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肾小球滤过率的应用价值

肾小球滤过率在肾疾病的相对早期就有变化，并且肾小球滤过率的下降与肾病损害的严重程度密切相关。正常成人，肾小球滤过率应大于90mL/min。肾小球滤过率低于60mL/min时提示患者已处于肾功能衰竭三期，需要积极治疗。肾小球滤过率小于15 mL/min则需透析。直接测定肾小球滤过率不易，现多采用换算的方法，公式为

男性肾小球滤过率=（140-年龄）×体重/肌酐浓度（mL/dL）×72

女性肾小球滤过率=（140-年龄）×体重/肌酐浓度（mL/dL）×72×0.85

由于肾小球滤过率除了受肾功能水平影响外，还受其他因素包括年龄、性别、体表面积、蛋白质摄入量、无机盐摄入量、水潴留状态及体位等因素的影响，肾小球滤过率在正常人群中变异度很大，故滤过功能的诊断不能单凭肾小球滤过率的变化来确定。

（二）肾小球滤过的结构基础——滤过膜

血浆经肾小球毛细血管网滤过到肾小囊囊腔形成原尿过程中通过的结构称为滤过膜（filtrationmembrane）。滤过膜通常由三层结构组成。①内层是毛细血管内皮细胞层，其上有许多直径为50～100nm的小孔，称为窗孔（fenestration）。窗孔可防止血细胞通过，但对血浆蛋白的滤过阻挡能力较差。②中间层是非细胞性的基底膜，基底膜是滤过膜的主要屏障，基底膜是由水合凝胶构成的微纤维网分子筛结构，其上有4～8nm的多角形小孔，称为网孔。水和部分溶质可以通过微纤维网分子筛的网孔，微纤维网分子筛的网孔的大小基本决定了何种溶质可以滤过。③外层是肾小囊上皮细胞层。肾小囊上皮具有足突，相互交错的足突之间形成裂隙，裂隙上有一层裂隙膜，裂隙膜上有直径为4～14nm的孔，称为裂孔。这些孔的开闭可随时调节，进而影响肾小球滤过率。上述三层结构形成了滤过膜（图8-6）的机械屏障，正常情况下只允许相对分子质量为69000以内的物质通过。

除三层膜之外，滤过膜的通透性还取决于被滤过物质所带的电荷。滤过膜各层都带有负电荷的糖蛋白（涎蛋白），称为电学屏障。这些带负电荷的物质排斥同样带负电荷的血浆蛋白，可有效限制血浆蛋白的滤过。例如，血浆中白蛋白的相对分子质量虽然小于69000（相对分子质量为66458），但仍难以通过滤过膜，就是由于其携带负电荷。在病理情况下，滤过膜上带负电荷的糖蛋白减少或消失，可致带负电荷的血浆蛋白滤出，形成蛋白尿。

（三）肾小球滤过的动力——有效滤过压

与组织液的生成和回流类似，肾小球滤过的动力也是有效滤过压，该压力主要取决于滤过的动力和阻力之差。在血流量和通透性稳定的情况下，其大小决定了滤过生成超滤液的量。由于超滤液中蛋白质极少，其胶体渗透压可忽略不计，故

肾小球有效滤过压=肾小球毛细血管血压-（血浆胶体渗透压+肾小囊囊内压）

图8-6　滤过膜结构实物切片

由此公式可以看出，肾小球毛细血管血压是滤过的唯一动力，而血浆胶体渗透压和肾小囊囊内压则是滤过的阻力。

肾小球毛细血管血压平均值为45mmHg，肾小囊囊内压为10mmHg左右，毛细血管入球端的血浆胶体渗透压为25mmHg左右。故在毛细血管入球端，有效滤过压=［45-（25+10）］mmHg=10mmHg。由于入球小动脉粗而出球小动脉细，肾小球毛细血管血压在肾小球毛细血管网各处能够基本保持一致（45mmHg）。正常情况下肾小囊的超滤液生成过程和向肾小管输送的过程保持平衡，故肾小囊囊内压也基本不变（10mmHg）。但肾小球毛细血管网内的血浆胶体渗透压不是固定不变的，在血液流经肾小球毛细血管网时，由于不断生成超滤液，血浆胶体渗透压也随之升高，有效滤过压逐渐下降。当血浆胶体渗透压上升到35mmHg时，有效滤过压=［45-（35+10）］mmHg=0，达到滤过平衡（图8-7），滤过停止。安静状态下肾小球毛细血管网全段并不都具有滤过功能，具有滤过功能的只有从入球小动脉端至达到滤过平衡的那一段毛细血管。产生滤过作用的毛细血管长度取决于有效滤过压下降的速度。当有效滤过压下降的速度减小时，具有滤过作用的毛细血管长度延长，生成的超滤液量增多；反之，则超滤液减少。

图8-7　滤过平衡过程示意图

（四）影响肾小球滤过的因素

肾小球的滤过是由流经肾小球的血浆经过滤过膜，在有效滤过压的作用下进行的，因此影响肾小球滤过的因素如下。

1.肾血浆流量

肾血浆流量是滤过的前提条件，它主要通过改变滤过平衡的位置来影响肾小球滤过率。如果肾血浆流量加大，则肾小球毛细血管网内血浆胶体渗透压上升的速度减慢，滤过平衡向出球小动脉端靠近，具有滤过作用的毛细血管长度延长，滤过面积增加，肾小球滤过率增高。反之，当肾血浆流量减少时，血浆胶体渗透压上升的速度加快，滤过平衡向入球小动脉端靠近，具有滤过作用的毛细血管长度缩短，滤过面积减少，肾小球滤过率降低。

在心搏出量减少、肾动脉器质性病变、肾功能减退、严重缺氧及中毒性休克等病理情况下，交感神经兴奋，肾血浆流量显著减少，肾小球滤过率也因而显著减小，患者出现水肿、少尿，甚至无尿。

2.滤过膜的面积和通透性

两肾所有肾小球毛细血管网的总面积在1.5m2以上，滤过面积很大。正常情况下，滤过膜的面积和通透性都比较稳定，有利于血浆的充分滤过。

在急性肾小球肾炎时，由于肾小球毛细血管网的管腔变窄或完全阻塞，有效滤过面积也因而减小，肾小球滤过率降低，导致患者出现少尿甚至无尿。

炎症、损伤和免疫复合物可破坏滤过膜的完整性或降低其所带的负电荷，导致滤过膜通透性增大，肾小球滤过率增大，同时血浆蛋白滤出增多，患者可出现多尿、蛋白尿甚至是血尿。而当肾小球发生急性炎症时，内皮细胞的肿胀、炎性渗出物和免疫复合物的堆积可使滤过膜通透性降低，导致肾小球滤过率降低，患者出现少尿甚至是无尿。

3.有效滤过压

（1）肾小球毛细血管血压：当肾小球毛细血管血压升高时，肾小球滤过率增大。正常情况下，当血压在80～180mmHg（10.7～24.0kPa）范围内变化时，肾小球毛细血管血压并不会随着全身动脉血压的变化而明显波动，肾小球滤过率可保持相对稳定，这种现象称为肾血流量的自身调节机制。由于肾血流量自身调节的能力有限，如果超出了自身调节的范围，肾小球毛细血管血压、有效滤过压、肾小球滤过率都会发生相应的改变。当动脉血压降到80mmHg（10.7kPa）以下，超出了自身调节范围时，肾小球毛细血管血压相应地下降，有效滤过压降低，肾小球滤过率也降低，导致尿量减少。当动脉血压降到40mmHg以下时，肾小球滤过率将降低到0%，导致无尿。例如，低血容量性休克时，由于严重腹泻、剧烈呕吐、大面积烧伤等多种原因造成体内或血管内血液、血浆或体液大量丢失，有效血容量急剧减少，导致血压降低和微循环障碍，临床表现为尿少，甚至无尿。

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高血压患者的尿量变化

高血压早期，若动脉血压未超过180mmHg，由于肾血流量的自身调节，肾小球滤过率基本不变，尿量正常。即使血压超过180mmHg，一方面肾小球毛细血管血压会升高，另一方面肾小球毛细血管网内血流速度加快，滤过速度也加快，加快血浆胶体渗透压的升高，可能导致发生滤过的毛细血管长度不会明显增长，尿量可无明显增加。高血压病晚期，入球小动脉硬化，入球小动脉口径缩小，血流阻力增大，肾血流量减少，肾小球毛细血管血压明显降低，滤过率降低而导致尿量减少。

（2）肾小囊囊内压：正常情况下肾小囊囊内压是比较稳定的。在肾盂或输尿管结石、肿瘤压迫或其他原因引起的输尿管阻塞及药物在肾小管内浓度过高而结晶等情况下，导致尿液或小管液排出受阻，超滤液大量积存在肾小囊内，可致使肾小囊囊内压迅速升高，有效滤过压降低，肾小球滤过率降低。

（3）血浆胶体渗透压：血浆胶体渗透压对肾小球滤过率的影响较为复杂。正常情况下，人体血浆胶体渗透压一般不会有很大的变动，肾小球滤过率亦较稳定。

当血浆蛋白的浓度迅速降低时，血浆胶体渗透压降低，此时有效滤过压将升高，肾小球滤过率也随之增高。例如，由静脉快速注入生理盐水时，血液稀释，肾小球滤过率将增高，患者尿量随之迅速增加，其主要原因就是血浆胶体渗透压降低。

但若血浆胶体渗透压缓慢降低时，肾小球滤过率可不增高反而降低。其原因是血浆胶体渗透压除了影响肾小球有效滤过压之外还会影响组织液生成的有效滤过压，当血浆胶体渗透压缓慢降低时，由于组织液生成的有效滤过压升高，且由于血浆胶体渗透压变化缓慢，血浆有充足的时间向组织间隙中转移，如形成腹腔积液等，导致循环血量明显减少，肾血流灌注不足，毛细血管血压下降，有效滤过压随之下降，肾小球滤过率减少，患者尿量随之减少。治疗腹腔积液后，尿量也开始相应增加。所以患者的尿量可作为腹腔积液治疗效果的判断指标之一。

二、肾小管和集合管的重吸收

人两肾每天生成的肾小球滤过液达180L，滤过液经肾小囊收集后流入肾小管，此时称为小管液。小管液流经肾小管和集合管时与血液进行物质交换，最后排出体外，称为终尿。成人正常情况下每天终尿量仅为1.5L左右，只占肾小球滤过液的1%左右，可见肾小球滤过液中99%以上的液体在流经肾小管和集合管时被重吸收回体内。重吸收是指肾小管小管液中的物质经由肾小管和集合管上皮细胞，从肾小管管腔中转运至血液的过程。

（一）肾小管和集合管的重吸收特点

1.重吸收量大

因为肾小管和集合管可重吸收小管液中99%的水和无机盐及全部的氨基酸和葡萄糖，所以正常情况下尿中是不含葡萄糖的。

2.选择性重吸收

肾小管和集合管的重吸收具有高度的选择性。正常情况下营养成分，如葡萄糖和氨基酸等完全被重吸收；水和电解质，如钠、氯和碳酸氢根等，绝大部分被重吸收；而一些代谢产物如尿素、肌酐、尿酸等物质，重吸收量很少或完全不被重吸收。

3.重吸收的节段性

各段肾小管和集合管并不具有相同的吸收能力。事实上，肾小管和集合管的绝大部分重吸收过程集中在近端小管，60%～70%的水和无机盐、100%的葡萄糖和氨基酸均在此段重吸收，其余各段只重吸收剩下30%～40%的水和无机盐。

（二）肾小管和集合管重吸收的方式

肾小管和集合管重吸收的方式包括主动重吸收和被动重吸收两种。两种重吸收的方式以主动重吸收为核心，被动重吸收虽不直接消耗细胞的能量，但其重吸收的动力也间接来自主动重吸收。主动重吸收一旦受限，被动重吸收也将明显减少。

主动重吸收可分为原发性主动重吸收和继发性主动重吸收，继发性主动重吸收又分为同向转运和逆向转运。同向转运指两种耦联转运物质向细胞膜相同方向进行转运，如葡萄糖与Na+耦联的重吸收。逆向转运是指两种耦联转运物质向相反方向通过细胞膜的转运，如肾小管细胞分泌H+与重吸收Na+是相耦联的。

被动重吸收包括单纯扩散、易化扩散、渗透和溶剂拖曳等方式。溶剂拖曳是指当水分子通过渗透而被重吸收时，有些溶质也可随水分子一起被重吸收的一种方式。

（三）主要物质的重吸收

1.Na+和Cl-的重吸收

小管液中Na+和Cl-重吸收的量达99%，其中近端小管重吸收的量约为67%，髓袢重吸收的量约为20%，远端小管和集合管重吸收的量约为12%。

（1）近端小管：在近端小管的前半段，Na+通过Na+泵转运至细胞间隙，使细胞内低Na+并处于负电位，小管液中的Na+和葡萄糖与管腔膜上的同向转运体结合，Na+顺电化学梯度进入近端小管腔上皮细胞内，进入细胞内的Na+又被细胞基侧膜上的Na+泵泵至细胞间隙后扩散入血。另一部分Na+通过Na+-H+交换而主动重吸收，小管液中的Na+和上皮细胞内的H+与管腔膜上的交换体结合进行逆向转运，小管液中的Na+顺浓度梯度通过管腔膜进入细胞，进入细胞内的Na+也被Na+泵泵至细胞间隙而主动重吸收。Cl-的重吸收是被动的，由于Na+的重吸收使得近端小管腔负电荷较多而细胞内正电荷较多，细胞内对负电荷吸引力增加促使Cl-顺着电化学梯度进入细胞内，并随Na+一起进入细胞间隙后扩散入血。

在近端小管的后半段，也就是髓袢降支粗段，由于近端小管前半段Na+的主动重吸收，造成细胞内电位升高，其中，优先重吸收的是HCO-3，而Cl-的重吸收很少，导致Cl-的浓度升高，到近端小管后半段，浓度很高的Cl-顺浓度梯度被动重吸收回血，形成了对正电荷的吸引，驱使其顺电位梯度而被动重吸收。

综上所述，在近端小管的前半段，大部分Na+与葡萄糖、氨基酸同向转运，Na+与H+逆向转运而主动重吸收，Cl-顺电化学梯度被动重吸收。在近端小管后半段，Na+和Cl-主要通过细胞旁路途径被动重吸收。水一直随溶质重吸收而被动重吸收，所以近端小管的渗透压与血浆晶体渗透压始终相同，属于等渗性重吸收。图8-8所示为近端小管NaCl和水的重吸收。

图8-8　近端小管NaCl和水的重吸收
注：X表示葡萄糖、氨基酸、磷酸盐、Cl-；F-表示甲酸盐；HF表示甲酸。

（2）髓袢升支粗段：髓袢升支粗段的Na+和Cl-通过管腔膜上的Na+-K+-2Cl-同向转运体复合物主动重吸收。其具体机制：先由管腔细胞基侧膜Na+泵将Na+由细胞内泵入组织间液，造成管腔内与细胞内产生明显的Na+浓度梯度。管腔内Na+、Cl-和K+与管腔膜上同向转运体结合，形成Na+-K+-2Cl-同向转运体复合物，Na+顺电化学梯度将Cl-和K+一起同向转运至上皮细胞内。进入细胞内的Na+再由Na+泵泵至组织间液，以维持管腔内与细胞内的Na+浓度梯度。Cl-经基侧膜Cl-通道扩散进入组织间液，造成组织间液负电位。K+则顺浓度梯度经管腔膜而扩散返回管腔内，一方面造成管腔内正电位，另一方面可继续参与Na+-K+-2Cl-的同向转运，循环利用。需注意的是，经此机制重吸收的只有Na+和Cl-，K+并没有重吸收，而是重复利用。图8-9所示为Na+-K+-2Cl-同向转运模式示意图。

图8-9　Na+-K+-2Cl-同向转运模式示意图

Na+-K+-2Cl-同向转运体复合物对呋塞米等利尿剂很敏感，呋塞米可与其结合并抑制其转运功能，使Na+和Cl-的重吸收受到抑制，水的重吸收也随之减少，产生利尿作用。

（3）远曲小管和集合管：在远曲小管和集合管，可重吸收大约12%的Na+和Cl—，同时耦联分泌一定量的K+和H+。

远曲小管初段可通过Na+-Cl-同向转运主动重吸收Na+和Cl-。水的重吸收很少，因细胞膜对水的通透性低。Na+-Cl-同向转运体可被噻嗪类利尿药所抑制。

远曲小管后段和集合管含有两类细胞，即主细胞和闰细胞。主细胞通过管腔膜上的Na+通道重吸收Na+，同时分泌K+，进而重吸收水。闰细胞则主要分泌H+。

2.水的重吸收

水的重吸收都是被动的，其主要方式为渗透。由于Na+、Cl-、HCO-3、葡萄糖、氨基酸等大量溶质重吸收至细胞间隙，造成细胞间隙渗透压高于细胞内，细胞内渗透压又高于管腔内。在渗透压差的作用下，水不断地从小管液进入上皮细胞，又不断从细胞进入细胞间隙。细胞间隙水分积聚造成静水压升高，水便被重吸收进入毛细血管。

其中，近端小管重吸收水约为67%，髓袢重吸收水约为15%，这部分水伴随溶质的吸收而重吸收，为等渗性重吸收，因此，这部分水的重吸收与体内是否缺水无关，不参与机体对水平衡的调节。而远曲小管和集合管对水的重吸收量则是根据机体水平衡的状态进行调节的，主要受抗利尿激素等影响，从而导致尿液的浓缩或稀释。当机体缺水时，远曲小管和集合管在抗利尿激素的作用下，水的重吸收增加，补充体内水分，减少排尿量，导致尿液浓缩。

3.葡萄糖的重吸收

如前所述，葡萄糖可与Na+耦联，以继发性主动转运的形式重吸收。当Na+顺着电化学梯度进入管腔上皮细胞时，其释放的能量将葡萄糖同向转运进入细胞内。重吸收葡萄糖的部位仅限于近端小管，其他各段肾小管都没有重吸收葡萄糖的能力。如果在近端小管没能将葡萄糖全部重吸收，尿中将出现葡萄糖而形成糖尿。

近端小管对葡萄糖的重吸收有一定的限度，临床上常用近端小管重吸收葡萄糖的能力来代表肾的重吸收能力，相应的指标为肾糖阈。肾糖阈是尿中出现葡萄糖时的最低血糖浓度。正常人当血液中葡萄糖浓度超过10mmol/L（1.8g/L）时，近端小管对葡萄糖的重吸收达到极限，尿中开始出现葡萄糖，此时的血糖浓度即为肾糖阈。肾糖阈降低，提示患者重吸收功能下降。糖尿病患者出现尿糖，就是由于其血糖浓度超过了肾糖阈。超滤液中葡萄糖的浓度和血浆中的相等，正常人血糖浓度为4.48～6.72mmol/L（0.8～1.2g/L），终尿中几乎不含葡萄糖。人的两肾全部近端小管在单位时间内能重吸收葡萄糖的最大量，称为葡萄糖的吸收极限量。此时，近端小管全部上皮细胞对葡萄糖的吸收均已达极限（全部转运体均达到饱和）。在这种情况下，随着血糖的升高，尿中排出的葡萄糖也呈平行性增加。人类的肾对葡萄糖的吸收极限量：在体表面积为1.73m2的个体中，男性的为20.95 mmol/min（0.375g/min），女性的为16.78mmol/min（0.3g/min）。

4.K+的重吸收

小管液中大部分K+在近端小管重吸收回血液，具体机制尚不清楚。每日滤过K+的总量为36g，排泄量约为2.3g，重吸收量占总滤过量的94%。其中，在近端小管K+的重吸收量占滤过量的65%～70%，髓袢升支粗段可重吸收少量K+。至远端小管始段，小管液中的K+仅为滤过量的5%～10%，这部分K+在远端小管和集合管可被继续重吸收，特别是在K+的摄入过度减少时尤其明显。小管液中的K+含量同细胞外液的相同，约为4 mmol/L，细胞内K+的含量约为150mmol/L。小管液中K+逆浓度差主动转运入细胞，然后扩散至管周组织液并重吸收入血液。终尿中的K+绝大部分是由集合管和远端小管分泌的，其分泌量的多少取决于血钾浓度，并受醛固酮的调节。

5.重吸收

在血浆中主要以NaHCO3的形式存在，滤液中的NaHCO3进入肾小管后可解离成Na+和。小管液中的是以CO2的形式重吸收的。在近端小管重吸收80%～90%，其余的大多在远端小管和集合管重吸收。的重吸收量占滤过总量的99%以上。不易透过上皮细胞膜，其重吸收是与上皮细胞的交换（H+的分泌）耦联进行的。分泌入小管液中的H+与生成H2CO3，H2CO3再分解为CO2和水。CO2为高脂溶性物质，可迅速扩散入上皮细胞内，在碳酸酐酶（carbonicanhydrase，CA）的催化下与细胞内的水又生成H2CO3，H2CO3解离成H+和，前者经交换再进入小管液，后者与Na+生成NaHCO3而转运入血（图8-10）。CO2通过管腔膜的速度明显高于Cl-的速度，故的重吸收优先于Cl-。是体内主要的碱储备物质，其优先重吸收对于体内酸碱平衡的维持具有重要意义，正常情况下几乎全部被重吸收，随尿排出的量极少。

图8-10　的重吸收示意图

6.其他物质的重吸收

氨基酸、、等物质的重吸收机制与葡萄糖基本相同，但转运体可能不同。部分尿酸在近端小管重吸收。大部分的Ca2+和Mg2+在近端小管和髓袢升支粗段重吸收。小管液中微量的蛋白质，在近端小管通过入胞作用将其摄入细胞内，再经溶酶体酶水解成氨基酸后，通过与葡萄糖重吸收相同的机制进入组织液。近端小管、髓袢升支细段及集合管，对尿素有不同程度的通透性。水的重吸收使近端小管中尿素浓度增加，尿素顺浓度差扩散而被吸收。

三、肾小管和集合管的分泌功能

从表8-1中可以看出，与血浆相比，终尿中某些成分的浓度明显升高，表明这些物质被肾小管和集合管分泌到小管液中。肾小管和集合管的分泌是指肾小管上皮细胞和集合管上皮细胞将本身代谢产生的物质或血液中的某些物质转运至小管液。体内的某些代谢产物或过多的物质，如H+、NH3、K+等，通过单纯的滤过不能充分排出。某些物质如青霉素、酚红、利尿剂等药物，由于与血浆蛋白结合不能经肾小球滤过，这时就需要肾小管和集合管发挥分泌功能，将其主动分泌到小管液中而排出体外。主要的分泌物质如下。

（一）H+的分泌

H+的分泌主要发生在近端小管，远曲小管和集合管的闰细胞也可分泌少量的H+。H+的分泌与的重吸收相耦联，通过管腔膜进行Na+-H+交换，H+由细胞内分泌到小管液中，Na+进入细胞内。小管液中的与分泌进入管腔的H+结合生成H2CO3，分解出的CO2迅速穿过管腔膜扩散回上皮细胞内，再结合生成H2CO3，H2CO3又解离成H+和。H+再通过管腔膜进行Na+-H+交换，由细胞内分泌到小管液中，则与Na+一起转运入血。因此，肾小管上皮细胞每分泌一分子H+就可使一分子和一分子Na+重吸收，这样既排酸又保碱，这在体内的酸碱平衡调节中极为重要（图8-11）。

（二）NH3的分泌

正常情况下，NH3的分泌发生在远端小管和集合管，与H+的分泌相互促进。血液中的谷氨酰胺流经肾时，可被肾小管上皮细胞中的谷氨酰胺酶分解，生成谷氨酸和NH3。NH3是脂溶性分子，易透过细胞膜，生成的NH3大部分可由上皮细胞扩散进入小管液中，随尿排出体外。在小管液中，H+与NH3可结合生成，而是水溶性物质，不易透过生物膜向细胞内扩散，可充分排出体外。尿中阴离子Cl-较多，NH3的终尿排放形式是NH4Cl。因此，肾产生的NH3是回收入血液，还是随尿排出，主要取决于小管液的pH值。小管液pH值较低时，NH3随尿排出体外。若小管液的pH值较高，则NH3易被重吸收入血液（图8-11）。

（三）K+的分泌

小管液中的K+绝大部分在近端小管已被重吸收，终尿中的K+主要是由远曲小管和集合管分泌的，与H+的分泌相互拮抗。其与H+的分泌类似之处在于，K+的分泌主要方式为Na+-K+交换。Na+的主动重吸收促使K+被动转运入小管液，完成分泌过程（图8-11）。

图8-11　H+、NH3、K+的分泌示意图

由于K+的分泌与H+的分泌都有赖于Na+的重吸收，因此，有一定的互相拮抗作用，这种现象称为竞争性抑制。所以临床上高血钾患者有时会伴随酸中毒，反之亦然。

体内的K+主要由肾排泄。正常情况下，机体摄入的K+和排出的K+保持动态平衡。体内K+代谢的特点是“多吃多排，少吃少排，不吃也要排泄一部分”。故在临床上，为维持体内K+的平衡，对不能进食的患者应适当补充K+，以免引起血钾降低。肾功能不全的患者，排K+功能障碍，可发生高钾血症。血钾过高或过低对人体功能尤其是对神经和心脏的兴奋性产生不利的影响。

四、尿浓缩与尿稀释原理

（一）尿浓缩与尿稀释的概念和意义

终尿的尿量和渗透压可由于不同的情况而发生大幅度的变动。体内缺水时，机体将排出渗透压明显高于血浆渗透压的高渗尿，称为尿浓缩。体内水过剩时，机体将排出渗透压低于血浆渗透压的低渗尿，称为尿稀释。肾的尿浓缩功能和尿稀释功能，在维持机体水平衡和渗透压的平衡中起着极为重要的作用。高等动物通过尿浓缩功能可忍受长时间的饥渴而保持内环境的稳态，高等动物活动范围比低等动物的明显扩大，高等动物对外界环境的适应性大大提高。

（二）尿浓缩与尿稀释的基本过程

1.尿浓缩

尿浓缩是由于小管液中水的重吸收增加，而溶质的重吸收减少而产生的。尿浓缩的基础一是建立肾髓质渗透梯度，二是保持集合管对水的通透性。

肾髓质渗透梯度是指随着肾皮质向肾髓质方向的深入，组织间隙的渗透压不断升高。肾皮质部的组织液渗透压与血浆渗透压的比值为1.0，二者是等渗的，而随着向肾髓质方向的深入，二者的比值逐渐升高到2.0、3.0、4.0。在远曲小管和集合管（尤其是集合管）对水保持良好通透性的前提下，小管液顺着集合管向肾乳头方向流动时，由于渗透作用，水便不断进入高渗的组织间液，小管液不断地被浓缩，形成高渗尿，这就是尿浓缩的本质（图8-12）。

形成稳定的肾髓质渗透梯度的结构基础一是产生渗透梯度的结构——髓袢，二是维持渗透梯度的结构——直小血管。

（1）髓袢的逆流倍增效应：逆流是指两个并列平行的管道，其中液体流动的方向相反；倍增是指这两个管道如果一端是连通的，且两个管道间的隔膜容许液体中的溶质在两个管道间交换，在液体流动过程中，其中一个管道中的液体就会出现倍增现象。

假设液体由甲管流进，通过甲管下端的弯曲部分返流入乙管，再从乙管反向流出。若乙管能将溶质运到甲管，则甲管内的液体在流动的过程中因为获得了越来越多的溶质，其浓度就越来越高；从乙管回流时，由于溶质不断被运出，浓度越来越低。这样向着甲管与乙管转弯的方向就形成了渗透梯度，不论是甲管还是乙管，越靠近转弯部渗透压就越高。如果乙管再转折形成丙管，又只允许乙管和丙管之间的水自由渗透的话，则丙管内的液体向开口流动的过程中水分逐渐向管外渗透，最后形成高渗液（图8-13）。

图8-12　肾髓质渗透梯度示意图

图8-13　逆流倍增效应示意图

上述结构是肾髓质渗透梯度的简单模型，髓袢相当于甲管、乙管，集合管相当于丙管。实际上尿浓缩机制是十分复杂的。

肾髓质的渗透梯度不但存在于肾小管内，也存在于肾小管周围的组织液中。且肾髓质的渗透梯度有两个形成部位：外髓部和内髓部，两部位形成渗透梯度的机制类似，但溶质是不一样的。

图8-14所示为肾髓质浓度梯度的形成示意图。在外髓部，如前文所述，髓袢升支粗段可通过Na+-K+-2Cl-同向转运体复合物主动重吸收Na+和Cl-，将NaCl转运到管外组织液中，但髓袢升支粗段对水不通透，所以只有溶质被重吸收，水都留在管腔内。故这部分小管液由肾髓质向肾皮质方向流动时，管腔内NaCl浓度逐渐降低，形成低渗液，而管外组织液NaCl则浓度升高，形成高渗液。由于管腔内NaCl浓度逐渐降低，越靠近肾皮质的管腔中能运出的NaCl越少，故NaCl运至组织液最多的部位是靠近内髓部的髓袢，这样在外髓部就形成了组织液的渗透梯度，愈靠近肾皮质，渗透浓度越低，愈靠近内髓部，渗透浓度越高。

图8-14　肾髓质渗透梯度的形成示意图
注：Xs表示未被重吸收溶质。

在内髓部，渗透梯度的形成与尿素的再循环和NaCl重吸收有密切关系。远曲小管和集合管起始端对尿素不易通透，对水易通透。由于外髓部高渗，水被重吸收，小管液中溶质（包括尿素）浓度升高。当小管液流经集合管后半段时，管壁对尿素的通透性增大，尿素就顺浓度梯度向内髓部组织间液扩散，造成了内髓部组织间液中尿素浓度的增高和高渗状态。髓袢降支细段对溶质不通透而对水通透，于是小管液被浓缩，水进入组织间液，小管液中的NaCl浓度和渗透压浓度越来越高。当小管液绕过髓袢顶端返流入髓袢升支细段时，由于髓袢升支细段对溶质易通透，Na+顺浓度梯度而被动扩散至内髓部组织间液，随着扩散的进行，小管液溶质Na+的浓度逐渐降低，扩散量也逐渐下降，导致内髓部的渗透梯度进一步提高，越靠近内髓组织间液渗透压越高。

由于髓袢升支上皮细胞对尿素具有部分通透性，从内髓部集合管扩散到组织间液的尿素可以进入髓袢升支细段，而后经升支粗段、远曲小管、肾皮质集合管、外髓部集合管和内髓部集合管，再扩散到内髓部组织间液，这样就形成了尿素的再循环和重复利用。

渗透梯度的形成需要消耗能量。从渗透梯度形成的全过程来看，消耗能量的主要部位是髓袢升支粗段，其余部位以水或溶质被动扩散为主。因此，髓袢升支粗段对NaCl的主动重吸收是建立肾髓质渗透梯度的主要动力，一旦此处的主动重吸收受到抑制，整个渗透梯度就会遭到破坏，肾的尿浓缩功能就会降低。

（2）直小血管的逆流交换机制：直小血管是肾微循环第二套毛细血管在近髓肾单位的特殊形式，这种血管形状及长度都与髓袢类似，血液由肾皮质进入肾髓质，再从肾髓质进入肾皮质，这种往返的血流通路对渗透梯度的维持非常重要。

假如直小血管不是往返走行而是单向走行的话，随着血流的前行，周围组织液的溶质浓度越来越高，而直小血管通透性高，允许溶质自由向血液中扩散，这会导致大量溶质迅速进入血液，肾髓质组织间液溶质浓度降低，渗透梯度被破坏（图8-15）。

直小血管降支在向内髓方向走行时，虽然直小血管降支不断地得到组织液的溶质，但直小血管升支在向外髓方向走行时又会将溶质反向扩散到组织液中，这称为直小血管的逆流交换。因此，当直小血管升支离开外髓部时，只会将少量的多余的溶质带回血液循环中，而不会破坏肾髓质组织间液的渗透梯度（图8-15）。

图8-15　直小血管的逆流交换机制示意图

2.尿的稀释

尿的稀释主要是由于小管液中水的重吸收减少而造成的。在髓袢升支粗段形成的低渗小管液流经远曲小管和集合管时，假如远曲小管和集合管对水不通透（缺乏抗利尿激素），虽然肾髓质组织间液存在渗透梯度，在此处水也不能被重吸收，但NaCl和尿素在此处还会被继续重吸收，人体就会排出大量的低渗尿，从而导致尿的稀释。

（三）尿浓缩与尿稀释的影响因素

肾髓质高渗梯度的形成和保持集合管对水的通透性是尿浓缩的两个必要条件，因此，不论是肾髓质高渗梯度的破坏，还是集合管对水的通透性的减小，都会损害尿浓缩功能。

1.肾髓质高渗梯度的破坏

肾髓质高渗梯度的形成和维持有赖于髓袢的逆流倍增效应和直小血管的逆流交换机制，这既需要维持髓袢和直小血管结构的完整，也需要维持二者功能的正常，如具备物质转运功能、有充足的溶质形成高渗梯度、直小血管血流稳定等。

（1）髓袢结构破坏：慢性肾盂肾炎后期往往引起肾髓质的纤维化或者严重的肾囊肿压迫肾髓质，都会破坏髓袢的正常结构，减少髓袢的数量，进而降低髓袢的逆流倍增作用，破坏肾髓质高渗梯度的形成，导致尿浓缩功能降低，患者表现为多尿及夜尿。

（2）利尿药：水肿或心脏前负荷过大的患者需要及时脱水，常用的方法是利尿。呋塞米等强效利尿药可抑制髓袢升支粗段的Na+-K+-2Cl-同向转运体复合物，使髓袢升支粗段对Na+和Cl-的主动重吸收减少，肾髓质高渗梯度形成的动力减弱，导致肾髓质高渗梯度降低，尿浓缩功能降低，患者排出大量的低渗尿，从而纠正水肿或过大的心脏前负荷。

（3）尿素浓度变化：老年人蛋白质代谢率降低，尿素生成减少，形成肾髓质高渗梯度的溶质产生不足，尿浓缩功能也会降低，导致老年人夜尿增多。

（4）直小血管的血流速度：直小血管血流速度过快或过慢都会降低肾髓质高渗梯度。当直小血管血流速度过快时，迅速扩散进入血液的溶质来不及在逆流交换时扩散回到组织间液，导致血流带走的溶质增多，髓质高渗梯度降低，尿浓缩功能降低。例如，高血压合并肾损害患者前期症状可表现为夜尿增多。当直小血管血流速度过慢时，如血液黏滞性过高的患者，其直小血管单位时间内所带走的水分过少，亦可导致肾髓质高渗梯度降低，尿浓缩功能降低。

2.集合管对水的通透性

集合管对水的通透性主要取决于抗利尿激素的分泌水平。当抗利尿激素分泌减少时，远曲小管、集合管对水的通透性降低，水的重吸收减少，尿浓缩功能急剧下降，导致患者排出大量稀释尿，如垂体性尿崩症患者。当集合管抗利尿激素受体过少或对抗利尿激素不敏感时也有类似表现，且应用抗利尿激素治疗无效，如肾性尿崩症患者。

第三节　尿生成的调节

尿的生成包括肾小球的滤过、肾小管和集合管的重吸收、肾小管和集合管的分泌三个基本过程，机体对尿生成的这三个过程都有调节作用。尿生成的调节方式包括自身调节、神经调节和体液调节，这三种方式对尿生成的每个环节都有调节作用。关于肾小球滤过的影响因素前已述及，这里主要介绍机体对肾小管和集合管的重吸收及肾小管和集合管的分泌环节的调节作用。

一、肾内自身调节

（一）肾血流量和肾小球滤过率的自身调节

离体肾动脉灌注实验证明，当肾动脉灌注压在80～180mmHg（10.7～24.0kPa）范围内变动时，肾血流量仍保持相对恒定，因此，肾小球滤过率也能保持相对恒定。这是典型的自身调节机制。

肾血流量的自身调节可用肌源性学说来解释。肌源性学说认为，当动脉血压增高时，肾入球小动脉平滑肌因压力增大而受到牵张刺激，这使得平滑肌的紧张性加强，血管口径反应性减小，血流阻力相应增大，因而肾血流量保持稳定；而当动脉血压降低时则发生相反的变化。但当动脉血压低于80mmHg（10.7kPa）时，肾入球小动脉平滑肌舒张已达到极限，故血压再降则肾血流量减少。而动脉血压高于180mmHg（24.7kPa）时，肾入球小动脉平滑肌收缩则达到极限，故血压再升则肾血流量增加。动脉血压只有在80～180mmHg （10.7～24.0kPa）范围内变化时，肾入球小动脉的平滑肌才能发挥自身调节作用，从而保持肾血流量的相对恒定。正常情况下，人体动脉血压一般都在此范围内变化，因此，虽然人体动脉血压经常发生波动，但尿量并不因此而发生大幅度变化。

（二）球-管平衡

近端小管的重吸收能力最强，重吸收量最大，而且随着肾小球滤过率的增大，近端小管对NaCl和水的重吸收也相应增加。近端小管对NaCl和水的重吸收量总是占肾小球滤过率的60%～70%，不论肾小球滤过率是增大还是减小，近端小管总是以恒定的比例重吸收NaCl和水，这种现象称为球-管平衡（glomerulotubularbalance）。

球-管平衡的生理意义在于缓冲尿量，使尿量和尿中溶质不致因肾小球滤过率的增减而发生大幅度的变化。如果没有球-管平衡现象，近端小管重吸收量为定值，人体尿量就会因为肾小球滤过率的变化而发生大幅度的波动。此时一旦肾小球滤过率降低，近端小管重吸收就会相应增多，导致机体尿量明显减少而发生水肿。而一旦肾小球滤过率增加，近端小管重吸收就会相应减少，由于远端小管和集合管的重吸收能力有限，机体很可能会发生尿崩而引起脱水。

如果小管液中溶质含量增多引起渗透压增高，就会减少肾小管特别是近端小管对水的重吸收，导致小管液中Na+浓度降低，肾小管两侧Na+浓度梯度减小，Na+的重吸收也减少。由于水和Na+的重吸收减少，NaCl和水的排出量增多，尿量增多。这种由于小管液中溶质浓度升高，小管液渗透压升高，使水和Na+的重吸收减少而发生尿量增多的现象，称为渗透性利尿（osmoticdiuresis）。例如，糖尿病患者多尿就是因为小管液中葡萄糖增多，葡萄糖不能被完全重吸收，未被重吸收的葡萄糖使小管液渗透压增高，水的重吸收减少，于是尿量增加。临床上通过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、山梨醇等，可以提高小管液中的溶质浓度，而达到利尿和消除水肿的目的。

球-管平衡在某些情况下可能被打破。例如，渗透性利尿时近端小管重吸收减少，而肾小球滤过率不受影响，这时尿量会明显增多；又如，充血性心力衰竭患者，虽然动脉血压和血流量明显下降，但其出球小动脉可发生代偿性收缩以维持肾小球毛细血管网充盈度，此时有效滤过压不降低，其肾小球滤过率仍能保持正常水平，这时患者的近端小管旁毛细血管血压会明显下降而血浆胶体渗透压显著增高，导致近端小管重吸收比例明显增加，患者可因少尿、无尿而导致水肿。

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糖　尿　病

糖尿病是由多种病因引起的以慢性高血糖为特征的代谢紊乱，主要由于胰岛素生物活性或其效应绝对或相对不足引起，常见的临床表现为代谢紊乱症候群，常被描述为“三多一少”，即多尿、多饮、多食和体重减轻。久病可引起多系统损害，导致眼、肾、神经、心脏、血管等组织的慢性进行性病变，引起功能障碍及衰竭。病情严重或应激时可发生急性代谢紊乱，例如，酮症酸中毒、高渗性昏迷等。诊断标准：症状+随机血糖≥11.1mmol/L，或空腹血糖≥7.0mmol/L，或糖耐量实验中餐后2h血糖≥11.1 mmol/L，症状不典型者，需另一天再次证实。目前的治疗强调早期治疗、长期治疗、综合治疗、治疗措施个体化的原则。具体措施以饮食治疗和合适的体育锻炼为基础，根据不同病情予以药物治疗。

二、神经调节和体液调节

一般来说，生理状态下肾可通过自身调节维持尿量稳定，失血、缺氧、中毒等病理状态下，可通过神经调节、体液调节减少肾小球滤过率，以维持机体血容量的相对稳定。

（一）肾神经调节

与肾泌尿功能相关的神经主要是交感神经，副交感神经在肾的分布很少。肾交感神经活动传出冲动增加时，通过释放去甲肾上腺素引起肾入球小动脉和肾出球小动脉收缩，肾小球毛细血管网血浆流量减少，滤过平衡前移。同时肾小球毛细血管网的血压降低，有效滤过压降低，因而肾小球滤过率降低，尿量减少。在紧急情况下，全身血液经交感-肾上腺髓质系统的调节将重新分布，减少相对不重要的脏器的血流，使血液主要分配到脑、心、肺等重要器官，这对维持紧急情况下重要脏器的能量供应具有重要的生理意义。

此外，肾交感神经兴奋可通过下列作用影响肾小管和集合管的功能：刺激近球小体的颗粒细胞释放肾素，肾素通过激活血管紧张素原从而刺激醛固酮的分泌，使肾小管对NaCl和水的重吸收增加，同时K+的分泌增加；通过α肾上腺素受体直接刺激近端小管重吸收Na+和水。交感神经兴奋时，总体表现为Na+和水重吸收增加、尿量减少。

（二）肾体液调节

与肾泌尿功能相关的体液因素主要包括抗利尿激素、醛固酮和心房钠尿肽等。

1.抗利尿激素

抗利尿激素（antidiuretichormone，ADH）又称为血管升压素，是调节肾泌尿功能最重要的体液因素。

（1）抗利尿激素的合成和释放：抗利尿激素由下丘脑视上核（为主）和室旁核的神经内分泌细胞合成和分泌，经下丘脑神经垂体束运输至神经垂体储存，并由神经垂体释放入血液，是一种典型的神经分泌方式。在生理条件下，抗利尿激素的合成量和释放量较少。

（2）抗利尿激素的作用：抗利尿激素主要是作用于远曲小管和集合管，尤其是集合管，增加水的通透性，增加对水的重吸收。如抗利尿激素缺乏，则远曲小管和集合管的细胞膜上的水通道可经吞饮作用进入细胞质，细胞膜对水的通透性降低，从而使水的重吸收减少，尿量增加。

（3）抗利尿激素分泌的调节：抗利尿激素的分泌主要受血浆晶体渗透压和循环血量的调节。血浆晶体渗透压升高或循环血量减少时，抗利尿激素的分泌和释放增加；反之，则其分泌和释放减少。

在生理条件下，血浆晶体渗透压是调节抗利尿激素分泌的主要因素。下丘脑视上核和室旁核及其周围区域存在渗透压感受器，这些感受器对血浆晶体渗透压，尤其是NaCl（因尿素和葡萄糖易于通过细胞膜）浓度的改变非常敏感。人体在剧烈运动而大量出汗或在病理情况下发生严重呕吐或腹泻后，体内水分丧失，血浆晶体渗透压升高，进而使下丘脑视上核和室旁核细胞分泌的抗利尿激素增加，抗利尿激素促进集合管对水的重吸收，尿浓缩，水排出量减少，从而有利于血浆晶体渗透压恢复到正常范围。反之，正常人在短时间内大量饮清水，如在10min内饮清水1.2L，水吸收入血液，血浆晶体渗透压降低，抗利尿激素分泌和释放减少甚至停止，集合管对水的重吸收减少，尿稀释，尿量增多，以利于排出体内过剩的水。这种由于一次性的大量饮清水，反射性地使抗利尿激素分泌和释放减少而引起尿量明显增多的现象，称为水利尿（waterdiuresis）。临床上常用水利尿试验来检测受试者尿稀释功能。在水利尿试验中还观察到，如饮入等量的生理盐水，尿量仅在30min后轻度增加，这是因为胃肠对水和盐同时吸收入血，故不会引起血浆晶体渗透压的改变。所以抗利尿激素的生理意义是维持人体水平衡和血浆晶体渗透压的稳定，其分泌属负反馈调节。

循环血量的变化是影响抗利尿激素分泌的病理性因素。当人体循环血量过多时，过多的血容量可扩张左心房，刺激左心房和胸腔大静脉壁上的容量感受器，抗利尿激素释放减少，引起利尿，从而排出过剩的水，血容量因而下降，恢复至正常水平。相反，当机体大失血时，血容量减少，抗利尿激素分泌增加，尿浓缩、尿量减少，从而有利于血容量的恢复。

其他因素如动脉血压、心房尿钠肽、血管紧张素Ⅱ等的变化也可影响抗利尿激素的分泌。

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尿　崩　症

尿崩症是指因为抗利尿激素严重缺乏或部分缺乏（称为中枢性尿崩症），或肾对抗利尿激素不敏感（肾性尿崩症），导致集合管重吸收水的功能障碍，从而引起多尿、烦渴、多饮、低比重尿和低渗尿为特征的临床综合征。尿崩症可发生于任何年龄，但以青少年为多见。男性多于女性，男女患者人数之比约为2∶1。

2.醛固酮

（1）醛固酮的生成部位：醛固酮由肾上腺皮质球状带细胞分泌。

（2）醛固酮的作用：醛固酮对肾的作用是促进远曲小管和集合管主细胞重吸收Na+和

水，同时促进K+的排出，即有保Na+、排K+、保水的作用。

（3）醛固酮分泌的调节：醛固酮的分泌主要受肾素-血管紧张素-醛固酮系统和血钾浓度、血钠浓度的调节。

肾素、血管紧张素（angiotensin）和醛固酮这三种物质在功能上是紧密联系的一个整体，它们形成肾素-血管紧张素-醛固酮系统（图8-16）。血管紧张素的激活有赖于肾素，而醛固酮的分泌又受到血管紧张素的影响。肾素由近球小体的颗粒细胞分泌，是一种蛋白水解酶，能催化血浆中的血管紧张素原（angiotensinogen）生成血管紧张素Ⅰ（十肽）。血管紧张素Ⅰ在血液和组织（尤其是肺组织）中经血管紧张素转换酶降解，生成血管紧张素Ⅱ（八肽），血管紧张素Ⅱ可在氨基肽酶作用下进一步降解生成血管紧张素Ⅲ（七肽）。血管紧张素Ⅱ和血管紧张素Ⅲ都具有收缩血管和刺激醛固酮分泌的作用，但血管紧张素Ⅱ的缩血管作用较强，血管紧张素Ⅲ主要刺激醛固酮的分泌。由此可见，肾素分泌的量，决定了血浆中血管紧张素的浓度，而血浆中醛固酮的水平则取决于血管紧张素的浓度。

图8-16　肾素-血管紧张素-醛固酮系统功能示意图

肾素的分泌受肾内因素和肾外因素的调节。肾小体血管有两种感受器，一是入球小动脉的牵张感受器，另一种是致密斑感受器。当动脉血压下降或循环血量减少时，激活入球小动脉牵张感受器，肾素分泌增加。同时，肾小球毛细血管血压下降和血流减少，肾小球滤过率低，远曲小管的小管液中Na+含量因而降低，可刺激致密斑感受器，导致肾素分泌量增加。肾外因素为神经性因素，近球小体颗粒细胞受交感神经的直接支配，当动脉血压下降或循环血量减少时，肾交感神经兴奋，刺激近球小体颗粒细胞分泌肾素增加。肾上腺素和去甲肾上腺素也有类似作用。

除血管紧张素可刺激醛固酮的分泌外，血钾浓度升高或血钠浓度降低（血钠浓度/血钾浓度比值降低），也可直接刺激肾上腺皮质球状带醛固酮的分泌增加，导致保Na+、排K+，从而维持了血浆高Na+、低K+的状态，维持组织良好的兴奋性，反之亦然。醛固酮的分泌对血钾浓度的变化更为敏感，而血钠浓度必须明显改变时才能引起同样的反应。

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肾性高血压和高血压肾病

肾病常常引起高血压，高血压也可引起肾病。从症状上来看，二者均为高血压伴有肾损害，但治疗手段大不相同。高血压肾病治疗以降压为主，而肾性高血压对降压药一般不敏感，治疗以纠正肾损害为主。二者鉴别并不困难，高血压肾病多见于中老年患者，可见家族病史，一般在多年高血压的基础上才能导致肾病，高血压肾病多无或仅有轻度水肿、贫血、低蛋白血症等肾损害表现。肾性高血压则多见于青少年，多为偶发，无家族史，肾起病早，肾损害症状明显。肾性高血压分为两种，其中，绝大多数为容量依赖性高血压，病因主要是水钠潴留，应用利尿剂疗效显著。另一种是肾素依赖性的高血压，由肾素分泌过多引起，此高血压应用利尿剂反而会加重病情，因血容量的下降会进一步刺激肾素释放，需用血管紧张素拮抗剂治疗。

3.心房钠尿肽

心房钠尿肽（atrialnatriureticpeptide，ANP）是心房肌合成的多肽类激素，具有明显的促进NaCl和水排出的作用。血容量过高可刺激心房容量感受器，进而使心房分泌心房钠尿肽，通过强大的利尿作用使血容量恢复正常。

第四节　尿液及其排放

一、尿液的组成和理化特性

（一）尿液的成分及尿量

最终排出体外的尿液是终尿。虽然超滤液成分与血浆的基本一致，但由于肾的重吸收功能和分泌功能，终尿的成分与血浆的已大不相同。

在尿的成分中，H2O占95%～97%，溶质可分为有机物和无机盐两大类。有机物中主要为含氮的代谢终产物，最主要的是尿素，其余有肌酐、马尿酸、尿酸等。正常尿中蛋白质含量极少，若出现蛋白尿，尿液可呈泡沫状。无机盐主要是NaCl，其余有硫酸盐、磷酸盐、钾盐和铵盐等。

正常成人每天尿量为1.0～2.0L，平均为1.5L。当机体摄入的水增多，每天平均尿量增多可超过2.0L。反之，摄入的水过少或出汗很多时，每天平均尿量可少于1.0L。如果每天平均尿量长期超过2.5L为多尿（polyuria），每天平均尿量为0.1～0.5L为少尿（oliguria），每天平均尿量少于0.1L为无尿（anuria）。多尿、少尿、无尿均属异常现象。因为通过肾的排泄物都是溶解于尿液之中并随尿排出体外的，多尿会使机体丢失大量的水，使细胞外液量减少，导致机体脱水。如一昼夜的尿量少于0.5L，排泄物即无法全部排出而在体内堆积，将给机体正常生命活动带来不良影响，甚至产生严重后果。

（二）尿的理化特性

1.颜色

因为尿中含有尿胆素，所以尿呈透明淡黄色。新排出的尿颜色较浅，放置一段时间后，尿胆原氧化成尿胆素，尿颜色就会加深。若摄水减少，尿浓缩，尿颜色就会加深。若尿中有红细胞或血红蛋白，尿可呈褐色或棕红色，血红蛋白尿颜色清亮，血尿较为浑浊。

2.比重和渗透压

尿比重为1.010～1.025，尿比重随尿量而异。饮水多时，尿稀释，尿比重降低；饮水少或出汗多时，尿浓缩，尿比重增高。严重尿崩症时，尿比重与纯水近似，尿比重可降至1.005以下。尿渗透压与尿比重基本呈平行关系。

3.pH值

尿的pH值一般为5.0～7.0，随饮食成分而改变。素食的人由于食入生物碱较多，尿呈碱性。荤素杂食的人，由于蛋白质代谢产物呈酸性，尿呈酸性。剧烈运动后，尿中的酸性物质排泄增多，尿呈明显的酸性。

二、排尿和排尿反射

（一）膀胱的尿储存功能

尿的生成是个连续过程，但膀胱排尿是间歇进行的。持续不断地进入肾盂的尿被送入输尿管，输尿管通过周期性的蠕动将尿液送入到膀胱。膀胱具有容受性舒张功能，可随尿量增加反射性地扩张而维持其压力不至于明显增高。当膀胱充盈量达到400～500mL时，膀胱扩张渐趋极限，此时压力显著升高，刺激膀胱壁牵张感受器，引起尿意并启动排尿反射，尿经尿道排出体外。当膀胱充盈量增多达700mL时，膀胱可发生有力的节律性收缩，并可伴有痛感，不过此时还能有意识地控制排尿，但若膀胱充盈量进一步增多，则会出现明显痛感，以至于不得不排尿。

（二）排尿反射

1.神经支配

促进排尿的肌肉为膀胱逼尿肌，膀胱逼尿肌收缩可缩小膀胱容积，升高膀胱内压，增加排尿动力，尿道内括约肌和尿道外括约肌为抑制排尿的肌肉，其收缩可抑制排尿。

膀胱逼尿肌和尿道内括约肌受交感神经和副交感神经支配。由第二骶髓至第四骶髓发出的盆神经中含副交感神经，可使逼尿肌收缩、膀胱内括约肌松弛，促进排尿。腰髓发出的交感神经经腹下神经到达膀胱，其兴奋使逼尿肌松弛、膀胱内括约肌收缩，阻抑尿的排放。在排尿活动中，副交感神经的活动占主导地位。

膀胱外括约肌是随意肌，受骶髓发出的阴部神经支配。膀胱外括约肌的收缩受意识控制，但其舒张不受意识控制，而是由排尿反射造成的。

上述神经都是复合神经，既有传出纤维也有传入纤维，尿意和排尿充实感也由这些神经上传。

2.反射过程

在正常情况下，当膀胱充盈量增加到400～500mL时，膀胱内压明显升高，膀胱壁的牵张感受器受到刺激而兴奋。冲动沿盆神经传入，到达骶髓排尿反射初级中枢，同时经脊髓上传到大脑皮层的排尿反射高级中枢，产生尿意。骶髓排尿反射初级中枢发出的冲动沿盆神经传出，引起逼尿肌收缩、膀胱内括约肌松弛，尿进入后尿道。这时尿还可以刺激尿道的感受器，冲动沿阴部神经再次传到骶髓排尿反射初级中枢，使膀胱外括约肌开放，于是尿被强大的膀胱内压驱出。尿对尿道的刺激又可进一步反射性地加强骶髓排尿反射初级中枢活动，这是一个正反馈过程，使排尿反射不断加强，直至尿排完为止。在排尿末期，通过尿道海绵体肌肉收缩，可将残留于尿道的尿排出体外（图8-17）。此外，在排尿时腹肌和膈肌的强力收缩也产生较高的腹内压，协助克服排尿的阻力。

图8-17　排尿反射

排尿反射可受大脑皮层主观意识的控制，大脑皮层的高级排尿中枢对骶髓排尿反射初级中枢有易化和抑制双重影响，以控制排尿活动。如果高位中枢经过分析，认为此时不宜排尿，则通过阴部神经向尿道外括约肌发放冲动，阻止后尿道尿外排。但此时排尿反射仍在继续，人体会有膀胱充盈不适感。一旦膀胱充盈量增加到700mL，膀胱逼尿肌便发生节律性收缩，人体会产生膀胱持续收缩的不适感，但此时还可有意识地控制排尿。若膀胱内尿量继续增加，人体便出现明显的膀胱和尿道的痛感，以致不得不排尿。

三、排尿异常

常见的排尿异常包括尿失禁（urinaryincontinence）、尿潴留（urinaryretention）和尿频（frequencyofurination）等。

尿失禁是指排尿活动失去意识控制。其病因多是腰髓以上中枢受损，以致初级中枢不能接受大脑皮层的功能性抑制。膀胱中尿充盈过多而不能排出者称为尿潴留，多由腰髓、骶髓损伤使骶髓排尿反射初级中枢的活动发生障碍所致。排尿次数过多（明显超过本人以往正常频率）称为尿频，尿频有多尿性尿频及少尿性尿频。多尿性尿频多由尿崩症引起，少尿性尿频常由膀胱炎症、肿瘤、结石、前列腺增生等刺激引起，这些刺激可以使患者持续出现尿意，由于患者排尿次数增加而每日总尿量并不增加，所以每次排尿时尿量少于正常。

小　结

肾是人体最主要的排泄器官，通过产生尿排出体外而完成排泄功能。尿生成的过程包括肾小球的滤过、肾小管和集合管的重吸收、肾小管和集合管的分泌三个环节。肾小球滤过率是反映肾滤过功能的直接指标。肾小球滤过的结构基础是滤过膜，滤过膜屏障包括机械屏障和电学屏障。肾小球滤过的动力是有效滤过压，肾小球有效滤过压=肾小球毛细血管血压-（血浆胶体渗透压+肾小囊囊内压）。影响肾小球滤过的因素有肾血浆流量、滤过膜的面积和通透性、有效滤过压。绝大部分重吸收过程集中在近端小管，远端小管和集合管主要通过改变重吸收水和溶质的量来发挥调节能力。肾小管和集合管的重吸收的方式包括主动重吸收和被动重吸收两种。在近端小管的前半段，Na+与葡萄糖、氨基酸同向转运，与H+逆向转运而主动重吸收。在近端小管的后半段，Na+和Cl-主要通过细胞旁路途径而被动重吸收。髓袢升支粗段的Na+和Cl-通过Na+-K+-2Cl-同向转运体复合物而主动重吸收。H+的分泌与HCO3-的重吸收相耦联，主要在近端小管进行。NH3的分泌发生在远端小管和集合管，与H+的分泌相互促进。终尿中的K+主要是由远曲小管和集合管分泌的，与H+的分泌相互拮抗。肾血流量的自身调节的生理意义是当动脉血压在一定范围内变动时，肾血流量仍然保持相对恒定，相应地尿量也并不因此发生大幅度变化。球-管平衡的生理意义在于缓冲尿量，使尿量和尿中溶质不致因肾小球滤过率的增减而发生大幅度的变化。与肾泌尿功能相关的神经主要是交感神经。抗利尿激素由下丘脑视上核（为主）和室旁核的神经内分泌细胞合成和分泌，经神经垂体释放入血液，增加远曲小管和集合管对水的重吸收。抗利尿激素的分泌主要受血浆晶体渗透压和循环血量的调节。肾素由近球小体的颗粒细胞分泌，血管紧张素的激活有赖于肾素，而醛固酮的分泌又受到血管紧张素的影响。醛固酮有保Na+、排K+、保水的作用。排尿反射的初级中枢在骶髓，高级中枢在大脑皮层，是一种受意识控制的随意运动，是一种正反馈过程。常见的排尿异常包括尿失禁、尿潴留和尿频等。

能力检测

一、名词解释

排泄　肾小球滤过率　渗透性利尿　水利尿

二、单项选择题

（一）A型题

1.人体内最重要的排泄器官是（　）。

A.肾　　B.肺　　C.肝　　D.皮肤　　E.消化道

2.肾血流量能自身调节的动脉血压波动范围是（　）。

A.50～100mmHg　　　B.50～150mmHg　　　C.80～180mmHg

D.100～180mmHg　　 E.120～200mmHg

3.肾小球滤过时，促进血浆滤过的直接动力是（　）。

A.肾动脉血压　　　　　　　B.入球小动脉血压　　　C.出球小动脉血压

D.肾小球毛细血管血压　　　E.全身动脉血压

4.肾小球肾炎患者出现蛋白尿、血尿的主要原因是（　）。

A.肾小球滤过膜通透性改变　　B.肾小球滤过面积改变

C.肾小球有效滤过压改变　　　D.肾小管重吸收功能改变

E.肾小管分泌功能改变

5.在肾小管各段中重吸收葡萄糖、氨基酸的部位是（　）。

A.近端小管　　B.远端小管　　C.髓袢降支　　D.髓袢升支　　E.集合管

6.终尿量的多少，主要取决于（　）。

A.近端小管对水的重吸收量　　　B.髓袢对水的重吸收量

C.远端小管对水的重吸收量　　　D.远曲小管和集合管对水的重吸收量

E.肾血浆流量

7.能够使远曲小管和集合管对水通透性增加的激素是（　）。

A.肾上腺素　　B.去甲肾上腺素　　C.抗利尿激素　　D.醛固酮　　E.血管紧张素

8.醛固酮的生理作用是（　）。

A.升高血钠浓度　　　　　　　　　B.升高血钾浓度，降低血钠浓度

C.升高血钠浓度，升高血钾浓度　　D.降低血钠浓度，降低血钾浓度

E.升高血钠浓度，降低血钾浓度，增加血容量

9.排尿反射的初级中枢是（　）。

A.骶髓　　B.脑桥　　C.丘脑　　D.小脑　　E.大脑皮层

10.正常成人每日尿量一般是（　）。

A.500～1000mL　　　　B.1000～1500mL　　　C.1000～2000mL

D.2100～2500mL　　　 E.2600～3000mL

（二）B型题

A.近曲小管　　B.髓袢降支粗段　　C.髓袢升支粗段　　D.远曲小管　　E.肾小球

1.葡萄糖重吸收的部位是（　）。

2.Na+被动重吸收的部位是（　）。

3.Cl-主动重吸收的部位是（　）。

4.K+分泌的部位是（　）。

5.可以调节机体水平衡的部位是（　）。

A.渗透性利尿　　B.水利尿　　C.血浆晶体渗透压　　D.血浆胶体渗透压　　E.球管平衡

6.糖尿病患者多尿属于（　）。

7.临床利用甘露醇消除水肿是（　）。

8.大量饮清水，出现多尿是（　）。

9.能够调节抗利尿激素分泌的是（　）。

10.会引起肾小球滤过率改变的是（　）。

三、简答题

1.简述生成尿的基本过程。

2.简述影响肾小球滤过的因素。

3.血糖浓度超过肾糖阈时，尿量会有何变化？为什么？

4.简述抗利尿激素的来源、作用及其调节机制。

5.肾素、血管紧张素和醛固酮的关系与作用是什么？

6.简述排尿反射的过程。

（王涛 李宏伟）