肾小球的滤过作用
生理学——肾脏功能(一)2024
生理学——肾脏功能（一）引言概述：肾脏是人体的重要器官之一，扮演着维持内环境稳定的关键角色。
肾脏的主要功能包括滤过血液、排泄废物、调节血压和电解负荷等。
本文将以生理学的角度，详细介绍肾脏的功能及其调节机制。
正文：一、肾脏滤过功能1. 肾小球的结构与组成2. 肾小球滤过的过程3. 肾小管对滤过物质的重吸收和分泌调节4. 肾单位的滤过率的调节机制5. 肾脏的自动调节机制对滤过功能的影响二、肾脏排泄功能1. 尿液的生成和排泄2. 肾单位的重吸收和分泌对尿液成分的调节3. 酸碱平衡的调节4. 水盐平衡的调节5. 毒物和药物的排泄机制三、肾脏调节血压的功能1. 肾素-血管紧张素-醛固酮系统的作用机制2. 血浆渗透压和容量调节的相关机制3. 抗利尿激素在血压调节中的作用4. 副交感神经及其他因素对血压的调节5. 肾脏循环自动调节对血压的影响四、肾脏调节电解负荷的功能1. 钠离子在体内分布与浓度的调节2. 肾单位对钠的重吸收和分泌的调节3. 钾离子在体内分布与浓度的调节4. 钙离子在体内分布与浓度的调节5. 溶质与水的平衡及渗透调节对电解负荷的影响五、肾脏的其他功能1. 肾脏参与红细胞生成的机制2. 肾脏与免疫系统的相互作用3. 肾脏释放激素和酶的功能4. 肾脏对药物的代谢和排泄的影响5. 神经调节对肾脏功能的影响总结：肾脏作为重要的排泄器官，具有滤过、排泄、调节血压和电解负荷等多方面的功能。
通过肾小球的滤过过程、肾单位的重吸收和分泌调节、肾脏的自动调节等机制，肾脏能够有效地维持人体内环境的稳定。
了解肾脏功能的调节机制对于预防和治疗与肾脏相关的疾病具有重要意义。
肾小球的功能
肾小球的功能肾小球是肾脏中最小的单位结构，主要由肾小球滤过膜、毛细血管和肾小球周围的集合管组成。
肾小球的主要功能是进行滤过和排泄。
下面将详细介绍肾小球的功能。
1. 滤过：肾小球通过肾小球滤过膜进行滤过作用。
滤过膜由三个层面组成，分别是内皮细胞层、基底膜和足细胞层。
这三个层面共同构成了一个容量选择性的筛子，可以过滤掉血液中的废物和多余的水分，同时保留住有用的物质，如蛋白质、糖和氨基酸等。
2. 排泄：通过滤过作用，肾小球能够排泄身体中产生的代谢产物、药物和毒素等。
当废物通过滤过膜进入肾小球内，会形成初尿。
初尿中的废物和多余的水分将被进一步处理，最终形成尿液，排出体外。
3. 保持体液平衡：肾小球能够通过调节滤过液的再吸收和排泄来维持体液的平衡。
当体内水分过多时，肾小球会增加尿液的生成，以排除多余的水分；而当体内水分不足时，肾小球会减少尿量，以保留体内的水分。
4. 维持体内电解质平衡：肾小球能够调节体内的电解质浓度，如钠、氯、钙等。
通过对滤过液中电解质的选择性再吸收和排泄，肾小球可以调节体内电解质的浓度，保持正常的生理功能。
5. 调节酸碱平衡：肾小球扮演着重要的角色，在维持体内酸碱平衡中发挥作用。
当体内pH值过高时，肾小球会从尿液中排泄大量的碱性物质，以调节酸碱平衡；反之，当体内pH值过低时，肾小球会从尿液中排泄酸性物质，以维持酸碱平衡的稳定。
综上所述，肾小球作为肾脏的基本单位之一，具有滤过、排泄、保持体液平衡、维持电解质平衡和调节酸碱平衡等重要功能。
它的正常功能对维持人体的内环境稳定至关重要，任何对肾小球的损伤都会对身体的正常运作产生严重影响。
因此，保护和维护肾小球的功能是非常重要的。
第九版生理学第八章 尿的生成和排泄
近端小管的物质转运示意图
生理学（第9版）
2. 髓袢
（1）髓袢降支细段 对水通透：被动重吸收水，AQP1参与 对溶质通透性差：NaCl浓度逐渐升高 （2）髓袢升支细段 对水不通透，被动重吸收Na+、 Cl-
髓袢降支细段对水和尿素的重吸收机制示意图
生理学（第9版）
后，功能性肾单位每10年大约减少10％
肾单位
肾小体 肾小管
肾小球（毛细血管球） 肾小囊（内层、囊腔、外层）
近曲小管 髓袢降支粗段 髓袢降支细段 髓袢升支细段 髓袢升支粗段 远曲小管
近端小管 髓袢 远端小管
肾单位示意图
生理学（第9版）
2. 集合管
远曲小管与集合管相连接。集合管不在肾单位内。8～10个皮质集合管→髓质集合管→ 大的集合管→经肾乳头→肾盂
生理学（第9版）
二、肾血流量的特点及其调节
（一）肾血流量的自身调节
➢ 灌注压20～70mmHg时，肾血流量随肾动脉压升高而升高 ➢ 灌注压70～180mmHg时，肾血流量相对稳定在一个水平不变 ➢ 灌注压>180mmHg时，肾血流量又随肾动脉压升高而升高 关于肾血流量自身调节的机制，两个学说： （1）肌源学说：肾脏小动脉血管平滑肌的特性决定 （2）管-球反馈：小管液流量的变化影响肾血流量和肾小球滤过率
（3）髓袢升支粗段 对水不通透，主动重吸收Na+ 、 Cl- 、K+ （25%），Ⅱ型Na+-K+-
2Cl-同向转运体（NKCC2）抑制剂为呋塞米和依他尼酸（强利尿） ① 上皮细胞基侧膜上的泵是维持细胞内低 Na+浓度的动力，有助于 Na+的重吸收 ② 升支粗段中Na+通过上皮细胞的顶端膜上同向转运体NKCC2，同向 转运1个Na+ 、1个K+和2个Cl③ 进入细胞内的Na+ 通过基底侧膜中的钠泵泵至组织间液，Cl-由浓度 梯度经管周膜中的氯通道进入组织间液，而K+则顺浓度梯度经顶端膜 返回小管液中，并使小管液呈正电位
肾小球的滤过功能
谢谢
据测定肾血浆流量约为 660 ml/min，则滤过分数为（125/660）×100%＝19％
（三）有效滤过压（effective filtration pressure, EFP）
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）
肾小球有效滤过压示意图
（三）有效滤过压（effective filtration pressure, EFP）
一、肾小球的滤过作用
（二）肾小球滤过率和滤过分数
➢ 肾小球滤过率（glomerular filtration rate，GFR）是指单位时间内（每分钟）两 肾生成的超滤液量。体表面积为1.73m2的个体，GFR约为125ml/min
➢ 滤过分数（filtration fraction，FF）是指肾小球滤过率与肾血浆流量的比值，即被 肾小球滤过的肾血浆流量的部分
二、影响肾小球滤过的因素
（一）肾小球毛细血管滤过系数（filtration coefficient，Kf）
肾小球滤过膜的有效通透系数和滤过面积
（二）有效滤过压
1. 肾小球毛细血管血压
➢ 全身动脉血压在70～180mmHg波动时，肾血流量存在自身调节，相对稳定，GFR变动不大 ➢ 超出这一范围的变化，动脉血压升高，肾小球毛细血管血压升高，GFR↑；动脉血压降低，肾小 球毛细血管血压下降，GFR↓，动脉血压降至 40～50 mmHg 以下，GFR会降至零，将导致无尿
二、影响肾小球滤过的因素
（二）有效滤过压
1. 肾小球毛细血管血压
➢ 入球小动脉收缩，入球小动脉阻力增加，GFR减少 ➢ 出球小动脉中度收缩时，出球小动脉阻力增加，肾小球毛细血管血压升高， GFR轻度增加
2. 肾小囊囊内压
生化检验——肾功能概述
练一练
2.正常人每日排出的总尿量为 A.5~6L B.4~5L C.3~4L D.1~2L E.0.5L以下
练一练
3.关于肾小管的功能，下列叙述不正确的是 A.分泌 B.滤过 C.重吸收 D.浓缩 E.稀释
练一练
4.肾脏对葡萄糖的重吸收主要发生在 A.肾小球 B.近曲小管 C.近曲小管和集合管 D.髓襻 E.肾盂
（二）肾小管重吸收作用
通过肾小球形成的原尿进入肾 小管后称小管液。
小管液中的物质通过肾小管和 集合管时，某些成分被小管上皮 细胞重吸收入血液后形成终尿。
成人每日原尿量约180L，经肾 小管重吸收后只有1%左右成终 尿（1~2L）。
（二）肾小管重吸收作用
1.近曲小管—重吸收的主要部位
几乎所有营养物质全部吸 收（葡萄糖、氨基酸等）
肾阈：超过肾小管重吸收 能力，某物质在尿中出现 时的最低血浆浓度。
补充资料
抗利尿激素(ADH) 又称血管升压素(VP),是由下丘脑的神经元分泌的 一种肽类激素。主要作用是，增加远曲小管和集 合管上皮细胞对水的重吸收，使尿液浓缩，即抗 利尿作用。
醛固酮
是肾上腺皮质球状带分泌的一种类固醇激素。它 的作用是，促进远曲小管和集合管主动吸收钠和 水，同时促进钾的排泄。即“排钾保钠保水”。
血液过滤器
肾小球是由入球小动脉分支为30~40 条毛细血管丛组成的网状结构。
1~2L
滤过结构基础：滤过膜（滤过屏障） 滤过动力：有效滤过压
肾小球滤过率（GFR）
指单位时间内两肾生成的滤过量。
1.肾小球滤过膜的通透性 2.有效滤过压 3.肾小球血浆流量
（一）肾小球滤过作用
1.肾小球滤过膜的通透性
特点：通透性高、滤过面积大。 决定因素：物质的分子大小和所带电荷情况。
肾小球滤过率
肾小球滤过率肾小球滤过率(GFR，glomeruar filtration rate)是指单位时间内两肾生成滤液的量，正常成人为125ml/min左右。
肾小球滤过率与肾血浆流量的比值称为滤过分数。
每分钟肾血浆流量约660ml，故滤过分数为125/660×100％≈19％。
这一结果表明，流经肾的血浆约有1/5由肾小球滤入囊腔生成原尿。
肾小球滤过率和滤过分数是衡量肾功能的指标。
指标成人每昼夜生成的原尿量可达180L，但每日排出的终尿量仅1～2L，可见原尿经过肾小管和集合管时，约有99%的水分被重吸收回血液。
再从成分比较，终尿与原尿也有很大差别，例如原尿含葡萄糖，终尿无；而终尿所含肌酐、氨又比原尿多。
说明原尿尚须通过肾小管和集合管的作用，才能生成终尿。
有效滤过压指促进超滤的动力和对抗超滤的阻力之间的差值.动力包括肾小球毛细血管静水压和肾小囊内超滤液胶体渗透压。
阻力包括肾小球毛细血管内的血浆胶体渗透压和肾小囊内的静水压。
肾小球有效滤过压=（肾小球毛细血管静水压+囊内液胶体渗透压）－（血浆胶体渗透压+肾小囊内压）血浆从毛细血管滤过形成组织液的动力——有效滤过压。
影响因素有效滤过压组成有效滤过压的三个因素中任一因素发生变化，都能影响有效滤过压，从而改变肾小球滤过率。
肾小球毛细血管血压的改变实验证明，动脉血压在10.7～24.0kPa（80～180mmHg）范围内变动时，肾血流量存在自身调节能保持相对稳定，肾小球毛细血管血压无明显变化。
关于自身调节的机制，多数人认为，动脉血压升高时，入球动脉管壁的平滑肌受牵张刺激而收缩，血流阻力增大，使肾小球毛细血管的血流量不致增多，血压不致升高，因而有效滤过压和肾小球滤过率无明显变化；当动脉血压降低时，入球动脉管壁舒张，血流阻力减小，使肾小球毛细血管的血流量不致减少，血压不致下降，因而有效滤过压和肾小球滤过率也无明显变化。
这说明机体对肾小球滤过功能的调节，是通过肾血流量自身调节实现的，以保证机体在生理状态下泌尿功能的正常进行。
肾小球滤过率下降导致尿量减少的机制
肾小球滤过率下降导致尿量减少的机制一、肾小球滤过率的定义及作用肾小球滤过率（GFR）是指单位时间内从肾小球滤出的原始尿量。
通常情况下，成年人的肾小球滤过率为每分钟约125毫升。
肾小球滤过率是评价肾脏功能的重要指标，反映了肾小球的滤过功能状态。
肾小球滤过率的正常水平对维持体内内环境稳定具有重要作用。
正常的肾小球滤过率保证了体内废物的排泄和水分的稳定。
当肾小球滤过率下降时，体内废物排泄减少，导致尿量减少。
二、肾小球滤过率下降的原因1. 肾小球滤过膜的损伤肾小球滤过膜由毛细血管内皮细胞、基底膜和足细胞组成，是肾小球滤过的重要结构。
当肾小球滤过膜发生损伤时，会影响肾小球的滤过功能，导致肾小球滤过率下降。
2. 肾小管功能不全肾小管是肾脏的重要组成部分，对尿液的浓缩和稀释起着重要作用。
当肾小管功能不全时，尿液的浓缩和稀释能力减弱，导致尿量减少。
3. 血流动力学改变血流动力学改变是指肾脏血管阻力和血压的改变，直接影响了肾小球的滤过率。
血管收缩使肾脏灌注减少，导致肾小球滤过率下降，进而影响尿量。
4. 肾小球滤过率下降的其他原因尿毒症、高钙血症、高脂血症等疾病都可能导致肾小球滤过率下降，进而引起尿量减少。
三、肾小球滤过率下降导致尿量减少的机制1. 尿液浓缩当肾小球滤过率下降时，肾脏对尿液的浓缩能力会减弱，使尿液变得更加浓缩。
这是因为肾脏对水分的重吸收增加，使尿液中水分减少，导致尿量减少。
2. 尿液稀释能力减弱肾小球滤过率下降会影响肾脏对尿液的稀释能力。
正常情况下，肾脏能够对尿液进行稀释，以排除体内多余的水分。
当肾小球滤过率下降时，肾脏对尿液的稀释能力减弱，导致尿量减少。
3. 尿液中废物排泄减少肾小球滤过率下降会导致体内废物的排泄减少，这也是导致尿量减少的重要机制之一。
体内废物包括尿素、肌酐等代谢产物，当肾小球滤过率下降时，这些代谢产物在尿液中的排泄减少，导致尿量减少。
四、肾小球滤过率下降导致尿量减少的临床表现1. 尿量减少肾小球滤过率下降最为明显的临床表现就是尿量减少。
肾小球—滤过膜及其通透性
物质 分子量 滤过率
水 18 1.0
钠 23 1.0
葡萄糖 180 1.0
菊粉 5 500 1.0
肌红蛋白 17 000 0.75
白蛋白 69 000 0.005
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在某些肾脏病理情况下，基底膜上负电荷减少或消失，结果带负电荷的血浆白蛋白可以被滤过，出现蛋白尿(proteinuria)或白蛋白尿(albuminuria)。
肾小球的滤过率和滤过面积也有密切关系，正常人两肾脏肾小球的滤过面积估计为1.5m2，这样大的面积非常有利于血浆的滤过。在生理情况下，人两侧肾脏的肾小球保持恒定的开放，因而滤过面积保持相对的稳定。在肾脏病理情况下，如肾小球肾炎、肾小球毛细血管变窄或完全阻塞，行使功能的肾小球数目下降，滤过面积减少，尿量减少出现少尿或无尿。
肾小球—滤过膜及其通透性生理知识
肾小球—滤过膜及其通透性
肾小球的滤过膜包括三层结构：毛细血管内皮细胞层、基底膜层、肾小囊脏层上皮细胞层。这三层结构形成了肾小球的滤过屏障，尽管滤过膜具有三层结构，但比一般毛细血管的通透性大得多，据估计可多达数百倍。虽然肾小球毛细血管膜具有很高的通透性，但在正常条件下并不能滤过血浆蛋白。
1.0表明此物质可自由滤过，如水；滤过率为0.75则意味着和水相比只能滤过75％。电解质钠和小分子有机化合物，如葡萄糖，它们的分子量小，可以自由滤过。当分子量接近于白蛋白的分子量时，滤过率迅速下降，接近于零。
此外肾小球对某物质的通透性与该物质所带电荷的种类也密切相关。带负电荷的分子比同等大小带正电荷的分子不容易被滤过。举例来说，血浆白蛋白分子的直径只有6nm，而肾小球滤过膜孔直径约8nm，但是白蛋白却不能被滤过。因为白蛋白带负电荷。肾小球毛细血管壁蛋白聚糖也带负电荷，因而产生静电排斥作用，不能滤过。
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血浆白蛋白
5
肾小囊内压
出球小动脉
5
尿的生成过程
足细胞
滤
过
毛细血管内皮细胞
膜
血管基底膜
6
肾小球的滤过作用
6
尿的生成过程
影
响
肾血浆流量
肾
肾小球毛细血管血压
小
球 滤
有效滤过压
血浆胶体渗透压
过
的
肾小囊内压
因
7
滤过膜面积及通透性
素
肾小球的滤过作用
7
尿的生成过程
●重吸收:上皮细胞将原尿中某些成分摄回血液。 ●分 泌:上皮细胞将自身代谢产物排入管腔
10
尿的生成过程
2.HCO3-的重吸收
• 机制 被动过程。 • 特点
⑴以CO2的形式重吸收；
⑵HCO3-伴随钠离子被动
重吸收；
11
⑶HCO3-的重吸收与Na+-
H+逆向交换呈正相关。
11
尿的生成过程
3.葡萄糖的重吸收
•部位 仅限于近曲小管。
•机制 继发主动。
○
肾糖阈:尿中刚刚出现糖时的血糖
浓度。
① 泌 H+ 与 重 吸 收
HCO3-、Na+呈正相关
14
=泌H+助碱贮(泌H+→促HCO3-重吸收→排酸保碱)。 ②泌H+与泌K+呈负相关(竞争抑制)。
③当小管液pH值＜4.5时,泌H1+4则停止。
第八章 肾的排泄功能
第二节 尿的生成过程
2
2
尿的生成过程
肾小球的滤过作用 肾小管和集合管的选择性重吸收 肾小管和集合管的分泌和排泄作用
3
尿的生成过程
肾小球滤过率：单位时间两肾生成的超滤液量 滤过分数=肾小球滤过率/肾血浆流量
4 肾小球的滤过作用
4
尿的生成过程
有效滤过压=毛细血管压-（血浆胶体渗透压+囊内压）
正常值：160～180mg％
12
（8.9～10.1mmol/L）。
12
尿的生成过程
小管上皮细胞内 谷氨酰氨
脱氢酶 脱氨
NH3 的 分 泌
NH3(氨)
单纯扩散 脂溶性
肾小管腔13：NH3＋H+
NH4+＋Cl-→NH4Cl
13
尿的生成过程
H+ 的 分 泌
⑴机制
主动分泌。
①Na+-H+交换 ②H+
泵⑵特点
8 肾小管的重吸收作用
8
尿的生成过程
管腔膜Na+易化扩散入上皮细胞内
1.
近
管周膜Na+泵将Na+泵出上皮细胞
球
小
细胞间隙内[Na+]↑→渗透压↑
管
对
H20顺渗透压进入上皮细胞间隙
Na+
重
细胞间隙内静水9 压↑
吸
收
上皮细胞间紧密连接
部分N肾a小+和管H的重2O吸回9收漏作用入管腔内
尿的生成过程
10 肾小管的重吸收作用