第九章 尿液的生成与排泄
2011-06-08 18:26:57   来源：   作者：  评论：0 点击：

表9-2 分子量对肾小球滤过率的影响
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

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。
三、肾小球滤过的动力―有效滤过压
(The force causing filtration－effective filtration pressure)
肾小球滤过的动力是有效滤过压(effective filtration pressure)，有效滤过压是由4种力量所决定的，即：
肾小球毛细血管内的静水压（肾小球毛细血管血压）（PG）：促使滤液生成的力量；
肾小囊内的静水压（囊内压）（PB）：抗滤过液生成的力量；
肾小球毛细血管的血浆胶体渗透压（πG）：抗滤过液生成的力量；
肾小囊内胶体渗透压（πB）：促使滤液生成的力量，但在正常条件下，肾小球滤过液蛋白质浓度极低，以致可以忽略不计。
因此，促进滤过的力量（mmHg）
肾小球毛细血管静水压 60
肾小囊胶体渗透压 0
对抗滤过的力量（mmHg）
肾小囊静水压 18
肾小球毛细血管胶体渗透压 32
净滤过压，即有效滤过压＝60－18－32＝＋10mmHg
所以GFR可以表达为：GFR＝Kf ×（PG－PB－πG＋πB）
在不同的生理和病理条件下，这些数值可以发生改变，对尿的生成有显著的影响。
肾小球毛细血管的胶体渗透压不是固定不变的。从入球小动脉经过肾小球毛细血管到出球小动脉的血液，其中血浆蛋白质浓度逐渐增加。这是由于肾小球毛细血管中大约1／5的液体被滤入肾小囊中，从而浓缩了未滤过的血浆蛋白质。当有效滤过压下降到零时，就不能生成滤液了。由此可知，肾小球毛细血管并非全长均有滤过，而是在靠近入球端的一段毛细血管有滤过作用，而在靠近出球端的一段毛细血管没有滤过作用。所以说肾小球的滤过作用是有区域性的。
四、影响肾小球滤过的因素
(The factors affecting glomerular filtration)
影响肾小球滤过的因素主要有三方面：肾小球毛细血管的滤过系数（Kf）、有效滤过压和肾血浆流量。现分述如下：
（一）肾小球毛细血管滤过系数
肾小球毛细血管滤过系数是肾小球毛细血管通透性和肾小球有效滤过面积的乘积。Kf增加可以提高肾小球滤过率，Kf减小则降低肾小球滤过率，但是Kf不能进行直接测量，可以用肾小球滤过率被有效滤过压(NFP)相除来评估：即Kf＝GFR/NFP。
因为对于两个肾来说，总的GFR大约为125ml/min，而有效滤过压是10mmHg，正常Kf值数为12.5ml/（min.mmHg）。如果以每100克肾脏重量来计算Kf，可以得出Kf平均值每100克肾脏重量大约为4.2ml/（min.mmHg）。身体其他组织的毛细血管系统Kf平均值每100克重量约为0.01ml/（min.mmHg）。所以肾脏毛细血管Kf值较其他组织毛细血管Kf值高400倍。肾小球毛细血管这样高的Kf，对于肾小球快速滤过液体起着巨大的作用。虽然Kf增减可提高或降低GFR，但是在正常条件下它可能并不是影响GFR的主要因素。而在疾病条件下则可能因为Kf的改变对滤过产生重要影响。如在某些疾病，功能性肾小球毛细血管数目减少（减少了滤过面积），或增加肾小球毛细血管膜的厚度而降低了通透性，都可使Kf减小（如慢性非控制性高血压和糖尿病），从而使肾小球滤过率下降。
（二）有效滤过压的改变
凡是影响有效滤过压的因素都能影响肾小球滤过率。
1．肾小球毛细血管的血压：在正常条件下肾小球毛细血管血压约为60mmHg。肾小球毛细血管血压的变化是生理状态下调节GFR的主要方式。增加肾小球毛细血管血压则提高GFR，减少肾小球毛细血管血压则降低GFR，肾小球毛细血管血压通常受三种因素的影响：（1）动脉血压；（2）入球小动脉的阻力；（3）出球小动脉的阻力。增加动脉压，则提高肾小球毛细血管血压，增大有效滤过压，使GFR增大。但全身动脉血压在80～180mmHg（10.9-24.0 kPa）范围内波动时，由于肾血流量存在自身调节机制，肾血流量保持相对稳定，肾小球滤过率不会受大的影响，但超出这一范围的变化，动脉血压升高或降低，肾小球毛细血管血压发生相应变化，肾小球滤过率也必然会发生相应变化，当动脉血压降至40～50mmHg以下，肾小球滤过率会降至零，将导致无尿。
增加入球小动脉阻力，则降低肾小球毛细血管血压，减少肾小球滤过率。相反入球小动脉扩张，则增加肾小球毛细血管血压，也增加肾小球滤过率，出球小动脉收缩，增加肾小球毛细血管血液流出的阻力，从而提高肾小球毛细血管血压，只要在输出阻力增加期间肾脏血流不太降低的情况下，肾小球滤过率会轻度地增加（图9-7）。如果出球小动脉强烈地收缩，降低肾血流量时，会增加肾小球毛细血管胶体渗透压，并超过由于出球小动脉收缩而引起的肾小球毛细血管的血压，则引起肾小球滤过率减少。
2．囊内压：在正常条件下肾小囊内压比较稳定，通常约为18mmHg。增加囊内压，便降低肾小球滤过率，减小囊内压就增加肾小球滤过率。在病理条件下，如钙或尿酸沉积造成尿道结石，往往多发生在输尿管，会引起囊内压升高，导致有效滤过压降低，使肾小球滤过率减少。
3．血浆胶体渗透压：在正常条件下血浆胶体渗透压不会发生显著的变化，当全身血浆蛋白明显减少时，有效滤过压会相应地升高，肾小球滤过率增加，导致尿量增多。如临床上给患者快速输入生理盐水，引起尿量增多，这与血浆蛋白被稀释、血浆胶体渗透压降低有关。
（三）肾血浆流量的变化
肾脏比其他器官有非常丰富的血流量，两个肾脏只有体重的0.4%，但却接受1/5的心输出量。如果只从完成供给肾脏营养和排除废弃产物这一功能来说，肾脏这样高的血流量远远超过这种需要。肾脏大量血流的目的是使肾小球更好的完成滤过作用，这是精细调节体液溶积和溶质浓度所必需的。因此肾血流量的变化对肾小球滤过率有重大影响。肾血浆流量增加可引起肾小球毛细血管血压升高，有效滤过压增大，致使肾小球滤过率增加。
肾脏的血流决定于肾动脉和肾静脉压力差被肾脏血管总阻力除。以公式表示：
肾脏血流＝（肾动脉血压－肾静脉血压）／肾脏血管总阻力
肾动脉压大约等于体动脉血压，而肾静脉压平均为3～4mmHg。肾脏血管总阻力则决定于各个血管段阻力的总和。这些血管段包括动脉、小动脉、毛细血管和静脉，如表9-3所示：

表9-3 肾血管段的阻力
血管 血管压力（mmHg） 肾脏血管总阻力百分数
开始端 终端
肾动脉 100 100 ~0
叶间动脉、弓形动脉、小叶间动脉 100 85 ~16
入球小动脉 85 60 ~26
肾小球毛细血管 60 59 ~1
出球小动脉 59 18 ~43
小管周围毛细血管 18 8 ~10
叶间、小叶间和弓形静脉 8 4 ~4
肾静脉 4 4 ~0

肾脏血管的阻力主要是在小叶间动脉、入球小动脉和出球小动脉。增加肾脏任何一段血管的阻力都会降低肾脏血流，减小血管的阻力则增加肾脏血流。如果肾血浆流量增加，肾小球毛细血管胶体渗透压上升速度减慢，有滤过作用的毛细血管段延长，肾小球滤过率也增大。肾血浆流量减少时，血浆胶体渗透压上升速度快，有滤过作用的毛细血管段短，肾小球滤过率降低。在缺氧、中毒性休克等病理情况下，由于交感神经兴奋，肾血流量减少，肾小球滤过率显著减少，尿量减少。
第三节 肾小管和集合管的泌尿功能
(Reabsorption and secretion in renal tubule and collecting duct)
当肾小球滤液进入肾小管后，在其形成终尿之前要流经肾小管各段和集合管，沿着这些节段滤液的量和质发生很大的变化。某些物质被选择性地从小管液中转运至血液，即所谓的重吸收(reabsorption)；而另一些物质由肾小管上皮细胞产生或从血液中转运到肾小管腔内，即所谓的分泌。肾小球滤液进入肾小管后称为小管液(tubular fluid)。小管液通过肾小管和集合管的重吸收和分泌进行加工，最后形成终尿。
一、肾小管重吸收和分泌的特征和方式
(The characteristics of reabsorption and secretion by the renal tubules)
（一）肾小管重吸收和分泌的特征
1．重吸收量大：肾小球滤液经过肾小管被大量地重吸收。举例来说，两个肾脏每分钟生成的肾小球滤液为125ml，而由肾盂输出的终尿约为1ml/min，可见有99％的水分在流经肾小管和集合管时被重吸收。就溶质来说，肾小球滤液中除血浆蛋白外，其他物质的浓度基本上和血浆中的浓度一致。但是在终尿中，许多物质被重吸收。例如，血浆中葡萄糖的浓度是1g/L，每日所滤过的葡萄糖量大约是180L/d×1g/L，即180g/ d。但实际上流经肾小管、集合管的滤液中并无葡萄糖，所以肾小管重吸收葡萄糖也是180g/d。由此可见，肾小管处理肾小球滤液进行重吸收的量是非常巨大的。这也意味着，重吸收很小的变化就会导致排尿量很大的变化。举例来说，肾小管重吸收减少1％（即重吸收减少1.8L），即从每日178.5L减少到160.7L，则将引起尿量从每日1.5L增加到19.3L，几乎增加了13倍。但是实际上，在正常生理条件下肾小管重吸收和肾小球滤过之间是紧密相互协调的，避免尿的排泄有很大的波动。
2．重吸收的选择性：与肾小球滤过作用非选择性不同，肾小管重吸收是有高度选择性的。某些物质，如葡萄糖和氨基酸，几乎被肾小管完全重吸收，尿中排泄率几乎为零。滤液中的水和电解质，如钠、氯和重碳酸离子，也是高度被重吸收。但肾小管重吸收量是可变的，这取决于身体的需要。某些代谢产物如尿素只有小部分被重吸收，而肌酐则完全不被重吸收。由此可见，肾小管的重吸收是有选择性的，这是精细控制体液成分的基本行为。
（二）肾小管重吸收的方式
肾小管对水和溶质的重吸收要通过一系列的转运步骤：首先跨肾小管上皮细胞进入肾组织间隙液（既可以通过跨细胞路径，也可以通过细胞旁路径），然后通过超滤作用（总体流动bulk flow），经小管周围毛细血管壁进入血液（图9-8）。重吸收的方式则有被动重吸收和主动重吸收两种。
1．被动重吸收：是一种顺着电化学梯度进行转运的过程，不需要直接消耗代谢能量进行重吸收。例如尿素、水和重碳酸离子的重吸收都是被动性的。水的重吸收永远是按照渗透压的物理机制被动性进行的。渗透意味着水从低溶质浓度区（高水浓度区）扩散到高溶质浓度区（低水浓度区）。尿素也是被动重吸收，当水从肾小管被重吸收，小管腔中尿素浓度增加，形成了有助于尿素重吸收的浓度梯度。由肾小球滤过的尿素有一半是被动重吸收，其余尿素则进入尿液中。HCO3－和Cl－离子也都是通过电化学梯度从小管腔被动性重吸收。
2．主动重吸收：是逆着电化学梯度进行转运的过程，需要从代谢获得能量进行重吸收。直接耦联到水解ATP释放的能量的重吸收称之为原发性主动重吸收。例如位于肾小管上皮细胞基侧膜上的Na+-K+-ATP酶水解ATP释放的能量，以逆着电化学梯度转运溶质。籍助于离子梯度间接耦联能源的重吸收称之为继发性主动重吸收。肾小管对葡萄糖、氨基酸的重吸收都是继发性主动重吸收的例子。通过胞饮形式对蛋白质的重吸收，也都属于主动重吸收的过程。
（三）重吸收的有限性
肾小管对物质的重吸收是有一定限度的，这称之为重吸收的最大限度(reabsorption maximum)。这个限度是由于小管中的溶质量超过了载体蛋白的数量，使有关专门的转运系统发生饱和的缘故。举例来说，正常条件下尿中是没有葡萄糖的，因为所有被滤过的葡萄糖都被重吸收了，如果滤过的葡萄糖量超过肾小管重吸收葡萄糖的能力，尿中就会有葡萄糖。在成年人，葡萄糖的最大转运限度平均为320mg/min。而肾小球滤过葡萄糖大约只为125mg/min（GFR×血浆葡萄糖＝125mg/min×1mg/ml）。当肾小球滤液中葡萄糖浓度超过320mg/min，超出的部分不能被重吸收而进入尿中。健康人的血浆葡萄糖浓度不可能高到引起糖尿的水平。但在非控制性糖尿病人中，血浆葡萄糖浓度可达很高水平，滤过葡萄糖的负荷超过重吸收的最大限度，引起尿中葡萄糖的排泄。应当说明，肾小管重吸收的有限性只表现在主动重吸收中，而被动重吸收中不表现转运的最大限度。表9-3举例如下：
表9-3 肾小管对某些物质进行主动重吸收的最大限度
物质 重吸收的最大限度
葡萄糖 320mg/min
磷酸 0.1mg/min
硫酸盐 0.06mM/min
氨基酸 1.5mM/min
尿酸盐 15mg/min
乳酸盐 75mg/min
血浆蛋白 30mg/min