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：

三、影响尿液浓缩和稀释的因素
(The factors affecting the concentration and dilution of the urine)
（一）髓质间隙液渗透压的影响
髓质间隙高渗压对尿液浓缩和稀释有重大作用。如升支粗段主动重吸收NaCl是形成髓质渗透压梯度的重要因素。影响升支粗段主动重吸收NaCl都能影响髓质间隙高渗压形成。例如临床上应用的某些利尿剂（速尿或利尿酸），其作用主要是抑制髓袢升支粗段对NaCl的主动重吸收，使髓质间隙高渗程度下降，水的重吸收减少，产生利尿作用。
尿素也是形成髓质间隙高渗的重要因素，如果髓质间隙尿素浓度降低，则渗透压梯度将减小，尿的浓缩力量显著下降。
（二）集合管通透性的影响
集合管的通透性在尿浓缩过程中同样发挥重要作用。如果集合管对水的通透性下降，水向髓质间隙的扩散就要减少。尿的浓缩程度就降低，排尿量就会增多。例如，中枢性尿崩症患者抗尿激素分泌减少，集合管对水的通透性下降，故排出大量稀释尿。
（三）直小血管血流量的影响
正常情况下直小血管内的血流缓慢对保持肾髓质间隙高渗压有重要作用。如果肾血流加快或增多，将带走髓质间隙液中的溶质，主要是NaCl，以致不能保持髓质间隙的高渗状态，尿的浓缩能力下降。
第五节 肾脏泌尿功能的调节
(The regulation of the urine formation of the kidneys)
肾脏泌尿功能的调节包括肾脏自身调节和神经及体液因素的调节。
一、肾内自身调节
(Autoregulation within the kidneys)
（一）肾血流和肾小球滤过率的自身调节
在正常条件下，虽然动脉血压可以发生显著波动，但肾脏通过内在反馈机制仍然可以保持肾血流量和肾小球滤过率的恒定。在离体条件下用血液灌注的肾脏也仍然保持这种机制，并不依赖于神经和血液运载的物质。肾脏血流和肾小球滤过率的这种相对恒定的机制称之为肾的自身调节(Renal autoregulation)。
当动脉血压降低达75mmHg或增高达160mmHg时，肾血流量和肾小球滤过率都能平行地被自动调节，而不致过低或过高。在正常条件下，肾小球滤过率大约为180L/d，肾小管重吸收是178.5L/d，而排出尿液为1.5L/d。当缺乏这种自身调节机制时，相对很小的血压改变就可能引起滤过率明显改变，最后导致排出尿量的大幅度变化。例如动脉血压从100mmHg增加到125mmHg，这就意味着肾小球滤过率也有可能增加25％（约从180L/d 增加到225L/d），此时如果肾小管仍维持原有的重吸收量的话，则尿量可增多达46.5L/d，与正常相比增了30多倍。体内总的血浆量大约只有3升，这样的一种变化将很快使血容量减少。但实际上动脉血压这样的变化，对尿量的影响很小。这主要是因为肾脏的自身调节可避免肾小球滤过率发生过大波动的缘故。肾脏的自身调节，部分是通过血管平滑肌内在或肌源性机制发挥作用。当输入小动脉内压力增高时，使血管壁牵张，触发其平滑肌收缩，导致小动脉缩窄。这样就增加了输入小动脉的阻力，从而使血流量减少，毛细血管血压不随动脉血压的升高而增加。当动脉血压下降时，则呈相反的变化。
（二）球-管平衡
肾小球滤过率改变时，肾小管重吸收的能力也随之发生相应的改变，这种机制称为球-管平衡(glomerulotubular balance)。举例来说，如果肾小球滤过率从125ml/min增加到150ml/min，近端小管重吸收的绝对值也从大约81ml/min（肾小球滤过率的65％）增加到约97.5ml/min（仍为肾小球增加滤过率的65％）。由此可见，球管平衡表明了当滤过负荷增加时，总的重吸收率随之增加，近端小管的重吸收比例仍然保持着相对地恒定，即大约为肾小球滤过率的65％。这种现象即称为定比重吸收(constant fraction reabsorption)。在肾小管的其他节段中也存在着球管平衡现象，特别是在髓袢中。球管平衡的精确机制尚未完全阐明。这种定比重吸收的机制可能部分与小管和周围肾间隙中静水压及胶体渗透压的改变有关。
静水压和胶体渗透压控制着小管周围毛细血管的重吸收率。如果肾血流量保持稳定，肾小球滤过率增加，进入近端小管周围毛细血管的血量必然减少，而血浆蛋白的浓度相对增高，即此时毛细血管血压降低，而血浆胶体渗透压升高，在这种条件下，小管周围组织间隙液便加速进入毛细血管，使组织间隙内液体静水压下降，从而使管腔内的Na＋和水加速进入小管周围的组织间隙，导致Na+和水的重吸收增加。通常增加管周毛细血管吸收的力量，便增加肾小管的重吸收。相反减少管周毛细血管的吸收的血液动力学化变化，也就减少肾小管对溶质和水的重吸收。如果肾小球滤过率减少，则发生相反的变化，最终导致肾小管重吸收也相应地减少。因此不论肾小球滤过量发生何种变化，近端小管重吸收的百分率都将保持在65％左右。
球-管平衡的机制不依赖于神经和激素的作用，已经证明在离体的肾脏，甚至完全离体的近端小管都存在有球－管平衡。
球-管平衡的重要意义是当肾小球滤过率增加时，可避免远端小管节段发生过度负荷，更重要的是可以缓冲了肾小球滤过率的变化对排出尿量的影响。球管平衡障碍与临床上见到的某些水肿形成有一定关系。如在充血性心力衰竭时，肾灌注压和血流量降低，但由于输出小动脉发生代偿性收缩，肾小球滤过率仍可保持原有水平，因而使滤过分数增大。此时，近端小管周围毛细血管血压下降，血浆胶体渗透压增高，导致Na＋和水重吸收增加。重吸收百分率将超过65％，体内钠盐潴留和细胞外液增多而产生水肿。
二、神经和体液调节
(Neural and humoral regulation)
（一）肾神经调节
肾脏的入球和出球小动脉，以及肾小管有丰富的交感神经支配。虽然对动脉压的波动能够进行自身调节，以使肾血流保持恒定，但是这并不意味着肾脏的血流永远是恒定的。当轻度出血以至动脉血压轻度下降时，肾脏表现自身调节维持肾血流恒定，但是严重出血时，由压力感受器反射性引起交感神经活动增强，使肾血管收缩和肾血流下降。当中等或剧烈运动、以及情绪紧张时，肾交感神经活动也加强，使肾血流降低。当肾血流降低时可通过血管紧张素对出球小动脉的作用使肾小球滤过率仍然保持相对恒定（见下文）。但是交感神经的缩血管效应却可由前列腺素的作用而拮抗。
肾交感神经的活动可增加近端小管对Na+的重吸收，并伴随着增加Cl－和水的重吸收。肾交感神经可直接刺激肾素的释放，进而促进血管紧素Ⅱ的生成。肾交感神经兴奋末梢释放递质去甲肾上腺素，去甲肾上腺素与近端小管和髓袢细胞膜上的α1-肾上腺素能受体相结合，增加Na＋、Cl－和水的重吸收。这一效应可被α2-肾上腺素能受体拮抗剂哌唑嗪(prazosin)所阻断。
（二）肾素-血管紧张素系统
肾素是酶，它是由所谓球旁器的特化区中的球旁细胞合成、贮存及分泌的。球旁细胞是指入球小动脉膜内的肌上皮样细胞，这种细胞是由血管平滑肌细胞衍生而来。细胞的体积大，内含深色分泌颗粒，可分泌肾素。目前认为有三种因素可刺激肾素分泌：① 肾交感神经活动增强：当动脉血压降低时可反射性引起交感神经兴奋，以β1肾上腺素能受体为介导，促进肾素的分泌。② 肾脏的灌注压降低：当动脉血压下降时，肾入球小动脉压力降低，引起小动脉壁的牵张刺激减弱，导致小动脉牵张感受器兴奋，致使肾素分泌量增加。③ 流过致密斑的NaCl量减少：当动脉血压降低时，肾小球滤过率减少，小管液流速减慢，肾小管对Na+的重吸收增多，小管液内Na+量减少，以致到达致密斑的Na+量也减少，可刺激致密斑感受器引起致密斑释放前列环素，以前列环素为介导引起肾素分泌细胞分泌肾素量增多。
肾素一旦形成，它可催化血管紧张素原转变为血管紧张素Ⅰ（十肽）（为α-球蛋白），然后血管紧张素Ⅰ在血管紧张素转换酶(angiotansin-converting enzyme，ACE)作用下转变为血管紧张素Ⅱ（八肽）。血管紧张素原由肝脏产生，循环在血流中。ACE则存在于血管内皮细胞，具有很高的浓度。血液循环中的血管紧张素II多量是在肺脏中形成的。因为在肺中具有大面积的内皮细胞。但是肾脏局部自身也能从肾内血管紧张素原生成血管紧张素II，而无需激活体循环系统的肾素-血管紧张素系统。这种局部产生的血管紧张素II也能达到比体循环中高10倍的浓度，它们在调节肾小球滤过率和Na+的排泄具有非常重要的作用。总的来看，血管紧张素II具有下列的效应：
1．在体循环内血管紧张素II作为一个整体因素引起血管收缩，增加动脉血压。在肾内它主要使出球小动脉收缩。这样提高了肾小球毛细血管的压力。而在肾灌注压降低时，有助于保持肾小球滤过率的恒定。
2．促进近端小管对钠的重吸收，由此引起氯离子和水分伴随着钠的重吸收而被重吸收。
3．刺激肾上腺皮质分泌醛固酮。
4．促进垂体后叶腺体释放抗利尿激素。
5．通过对脑部的刺激作用引起渴觉。
另外，血管紧张素II对于球旁器颗粒细胞分泌肾素具有负反馈效应。
（三）醛固酮

醛固酮(aldosterone)是由肾上腺皮质球状细胞合成与分泌的。引起醛固酮分泌的最重要刺激因素是增加血管紧张素II的浓度和血浆K＋的浓度。醛固酮的作用是促进远端小管和集合管主细胞重吸收Na+和分泌K＋（图9-19）。
醛固酮作用的机制是进入细胞后与胞浆受体相结合，形成受体-醛固酮复合物。然后复合物作用于核，诱导合成许多重要的蛋白质， 以完成机体保Na+排K＋的效应。在这些效应中主要是涉及增加小管顶膜中的Na+和K＋通道，以及增加基侧膜中Na+-K＋-ATP酶的活性。
（四）心房钠尿肽
心房钠尿肽(Atrial natriuretic peptide，ANP)是由心房肌细胞合成与释放的。当心房受到牵张时可释放ANP。心肌细胞含有ANP前体颗粒，它具有126个氨基酸。释放出的ANP则具有26个氨基酸。ANP通常具有和肾素-血管紧张素系统相反的作用。ANP的主要作用如下：
1．促进肾内血管扩张。
2．抑制入球和出球小动脉颗粒细胞分泌肾素。
3．抑制肾上腺皮质分泌醛固酮。
4．抑制垂体后叶释放抗利尿激素，并抑制抗利尿激素促进集合管对水的转运作用。
5．增加Na＋和水的排泄。
由ANP引起醛固酮分泌的抑制，部分是继发于ANP对肾素分泌的抑制造成的。ANP对Na+和水的排泄作用主要是由于ANP直接作用于集合管细胞关闭管腔膜的钠通道所致。
（五）抗利尿激素
抗利尿激素是垂体后叶腺细胞释放的。促进ADH分泌的主要刺激因素是增加血浆的渗透压（通过下丘脑中渗透压感受器起作用）和降低动脉压或血容量（通过动脉压力感受器和容积感受器的传入通路）（图9-20）。ADH具有两个主要的作用：1．ADH通过对血管加压素V1受体的作用，引起体循环小动脉收缩，包括引起肾脏小动脉的收缩。
2．ADH增加肾脏对水的重吸收，这主要是通过增强集合管对水的通透性。ADH与主细胞基侧膜V2受体相结合，增加腺苷酸环化酶的活性，从而使细胞内的cAMP的浓度增加。引起镶嵌到细胞腔膜面中的水通道增多（图9-19）。从这些通道进入细胞的水分都可经过基侧膜而离开细胞，因为基侧膜进行重吸收对水是自由通透的。ADH还可以通过膜内专门的尿素转运体增加髓质部分集合管对尿素的通透性。增加尿素的通透性对于肾脏尿液的浓缩具有重要作用。

（六）前列腺素
前列腺素(prostaglandins)是脂质分子，是由花生四烯酸(arachidonic acid)合成的，可由大多数组织所产生。在肾脏内由于肾交感神经活动增强而促进前列腺素的合成。在肾脏血管收缩情况下，肾血流降低，血管紧张素Ⅱ水平增高，以及当刺激肾素释放时都促使前列腺素合成增加。前列腺素对肾脏的作用是促进肾血管舒张，肾血流量增加，以防止过度的肾血流降低和肾脏缺血。
前列腺素在临床上是很重要的，因为许多病人要服用非类固醇抗炎药物，以治疗像关节炎这类疾病。这些药物却有抑制前列腺素合成的作用，所以它们能够使患者产生显著的肾血流下降和肾小球滤过率降低。因此，往往对服用这类药物的患者加服前列腺素以减少对肾脏的副作用。
（七）甲状旁腺激素
甲状旁腺激素(parathyroid hormone)由甲状旁腺细胞所分泌。当血浆离子化钙浓度下降时则刺激甲状旁腺激素的分泌。甲状旁腺激素可刺激产生1，25－二羟胆钙化醇（calcitriol）。1，25－二羟胆钙化醇可增加胃肠道对Ca2+和PO43－的吸收。在肾脏中甲状旁腺激素刺激远端小管和髓袢升支粗段对Ca2+的重吸收，增加血浆Ca2＋的浓度，减少Ca2+的排出，并抑制近端小管对磷酸盐的重吸收，使PO43－在尿中排出量增加。此外，甲状旁腺激素还能抑制肾小管对HCO3－、Na＋、K＋和氨基酸等的重吸收。

第六节 血浆清除率
(Placma clearance)
一、清除率的概念和计算方法
血浆清除率是指单位时间由尿排出（被清除）某物质的量，相当于多少毫升血浆所含的量，这个血浆毫升数即为该物质的清除率。换句话说，单位时间内所清除的血浆毫升数即称为该物质的血浆清除率。不同物质从血浆中被清除提供了一个定量性衡量肾功能的方法。
为了说明清除率的原理，举例如下：
如果通过肾脏的血浆每ml含有1mg物质，每分钟排泄该物质1mg到尿中，即说明每分钟有1ml血浆清除了该物质，清除率即为1分钟排泄该物质的血浆量，以公式表示为
Cs×Ps = Us×V
Cs为物质s的清除率，Ps是血浆中该物质的浓度，Us是尿中该物质的浓度，V是尿量。
即 Cs = （Us×V）／Ps
根据上式可以计算各种物质的清除率。举例来说，K＋的清除率计算方法如下：
血浆中K＋浓度（Ps）为60mg/ml，尿中K＋浓度（Us）为5mg/ml，尿量为1ml/min，K＋清除率为

由此证明肾每分钟清除了12毫升血浆中所含的K＋。
各种物质的清除率各不相同。下表说明在正常条件下肾脏清除一些物质的近似值。
物质 清除率（ml/min）
葡萄糖(glucose) 0
钠(sodium) 0.9
氯(chloride) 1.3
钾(polassium) 12.0
磷酸盐(phosphate) 25.0
菊粉(inulin) 125.0
肌酐（creatinine） 140.0
二、测定清除率的意义
（一）测定肾小球滤过率（GFR）
如果一种物质可自由地滤过，不被肾小管重吸收和分泌的话，排泄到尿中的该物质（UsXV）等于该物质由肾脏的滤过率（GFR×Ps）,即
GFR×Ps = Us×V
符合这一标准的物质是菊粉（inulin），它是一种多糖分子。分子量大约5 200.菊粉不能在身体产生。它存在于植物根中，必须静脉注射到体内才得以测定GFR。图9-21表明了肾单位对菊粉的处理。静脉注射一定量菊粉后，血浆菊粉浓度（Pi）为1mg/100ml，尿中菊粉浓度（Ui）为125mg/100ml，每分尿量为1ml，其血浆清除率为：

由上式可见必然有流经肾脏的125ml血浆被滤过。肾小球滤过率为125ml/min。
用于测定GFR的物质，菊粉不是唯一的物质。在临床上常用的还有肌酐（creatinine）和放射性血管造影剂乙酰氨基三碘甲基异肽酸盐（radioactive iothalamate）。由于肌酐是骨骼肌代谢的产物，它是以恒定的浓度存在于血浆中。因此不需给患者注射该物质，所以临床上广泛地应用肌酐清除率测定GFR。但是肌酐对于测定GFR不是一个完善的标记物，因为有小量的肌酐自肾小管分泌，以致尿中肌酐有轻度地超过滤过量。但分泌量很少，可以忽略不计，故内生肌酐清除率与菊粉相近，可以代表肾小球滤过率。我国成人内生肌酐清除率为128L/d。