生理学 · 尿的生成和排出
第一节 肾的功能解剖和肾血流量
肾脏是机体最重要的排泄器官，通过尿的生成和排出，参与维持机体内环境的稳定。肾脏能排出机体代谢终产物以及进入机体过剩的物质和异物，调节水和电解质平衡，调节体液渗透压和电解质浓度，调节动脉血压和调节酸碱平衡等。
尿生成包括三个基本过程：①血浆在肾小球毛细血管处的滤过，形成超滤液；②超滤液在流经肾小管和集合管的过程中被选择性重吸收；③肾小管和集合管的分泌，最后形成终尿。
肾脏也是一个内分泌器官，可合成和释放肾素，参与动脉血压的调节；合成和释放促红细胞生成素，调节骨髓红细胞的生成；肾脏中的1α-羟化酶可使25-羟维生素D3转化为1，25-二羟维生素D3，参与调节钙的吸收和血钙水平；肾脏还能生成激肽、前列腺素，参与局部或全身血管活动的调节。此外，肾脏还是糖异生的场所之一。可见肾脏具有多种功能，本章重点讨论尿的生成和排出。
一、肾的功能解剖
肾是实质性器官，位于腹腔后上部，脊椎两旁，左右各一。肾实质分为皮质和髓质两部分。皮质位于表层，富有血管，主要由肾小体和肾小管构成。髓质位于深部，血管较少，由15～25个肾锥体构成。锥体的底朝向皮质髓质交界，而顶部伸向肾窦，终止于肾乳头。在肾单位和集合管生成的尿液经集合管在肾乳头处开口进入肾小盏，再进入肾大盏和肾盂，最后经输尿管进入膀胱。肾盏、肾盂和输尿管壁内含有平滑肌，其收缩运动可将尿液驱向膀胱。在排尿时，膀胱内的尿液经尿道排出体外。
（一）肾单位的构成
人的每个肾中约有10^6个肾单位（nephron），它是尿生成的基本功能单位，它与集合管共同完成尿的生成过程。肾不能再生新的肾单位，因此，肾脏损伤、疾病或正常老年化，肾单位的数目将渐渐减少。40岁后，每10年肾单位将减少大约10%。肾单位由肾小体及与之相连接的肾小管构成。肾小体由肾小球和肾小囊组成（图8-1）。肾小球是位于入球小动脉和出球小动脉之间的一团彼此之间分支又再吻合的毛细血管网。肾小囊的脏层和壁层之间的间隙称为肾小囊。肾小管包括近端小管，髓袢和远端小管。髓袢按其行走方向又分为降支和升支。前者包括髓袢降支粗段和髓袢降支细段；后者包括髓袢升支细段和升支粗段（见网络增值服务）。远端小管经连接小管与集合管相连接。
集合管不属于肾单位，但功能上与肾小管的远端小管有许多相同之处。集合管与远端小管在尿液浓缩过程中起重要作用。
肾单位按其所在的部位可分为皮质肾单位和近髓肾单位两类。肾小体位于外皮质和中皮质层的肾单位称为皮质肾单位（cortical nephron），约占肾单位总数的80%～90%。这类肾单位的肾小体相对较小，髓袢较短，只达外髓质层，有的甚至不到髓质；其入球小动脉的口径比出球小动脉的大，二者的比例约为2：1，出球小动脉分支形成小管周围毛细血管网，包绕在肾小管的外面，有利于肾小管的重吸收。近髓肾单位（juxtamedullary nephron）的肾小体位于靠近髓质的内皮质层，其特点是肾小球较大，髓袢长，可深入到内髓质层，有的可到达肾乳头部；入球小动脉和出球小动脉口径无明显差异，但出球小动脉进一步分支形成两种小血管，一种为网状小血管，缠绕于邻近的近曲小管和远曲小管周围；另一种是细而长的U型直小血管。网状血管有利于肾小管的重吸收，直小血管在维持髓质高渗中起重要作用。在人类，近髓肾单位约占全部肾单位的10%～15%。
（二）球旁器
球旁器（juxtaglomerular apparatus）主要分布于皮质肾单位，由颗粒细胞（granule cell），球外系膜细胞（extraglomerular mesangial cell）和致密斑（macula densa）三部分组成（图8-2）。颗粒细胞也称球旁细胞（juxtaglomerular cell），是入球小动脉和出球小动脉管壁中一些特殊分化的平滑肌细胞，细胞内含分泌颗粒，能合成、储存和释放肾素。
致密斑是髓袢升支粗段的远端部一小块由特殊分化的高柱状上皮细胞构成的组织。致密斑穿过由同一肾单位入球小动脉和出球小动脉间的夹角并与颗粒细胞及球外系膜细胞相接触。它能感受小管液中NaCl含量的变化，并通过某种形式的信息传递，调节颗粒细胞对肾素的分泌和该肾单位肾小球的滤过率。这一调节过程称为管-球反馈（见后文）。
球外系膜细胞是位于入球小动脉、出球小动脉和致密斑之间的一群细胞，细胞聚集成一锥形体，其底面朝向致密斑。这些细胞具有吞噬和收缩等功能。
（三）滤过膜的构成
肾小球毛细血管内的血浆经滤过进入肾小囊，毛细血管与肾小囊之间的结构称为滤过膜（filtration membrane），由毛细血管内皮细胞、基膜和肾小囊脏层足细胞的足突构成（图8-3）。滤过膜的内层是毛细血管内皮细胞，细胞上有许多直径为70～90nm的小孔，称为窗孔，小升子溶质和小分子量蛋白质可自由通过，但血细胞不能通过；内皮细胞表面有带负电荷的糖蛋白，可阻碍带负电荷的蛋白质通过。基膜层为非细胞性结构，由基质和一些带负电荷的蛋白质构成。膜上有直径为2～8nm的多角形网孔，网孔的大小决定分子大小不同的溶质是否可以通过，也是阻碍血浆蛋白滤过的一个重要屏障。滤过膜的外层是肾小囊上皮细胞，上皮细胞有很长突起，相互交错对插，在突起之间形成滤过裂隙膜，膜上有直径4～11nm的小孔，是滤过膜的最后一道屏障。肾小球滤过屏障上有一种蛋白质，称为nephrin，是足细胞裂隙膜的主要蛋白质成分，其作用是阻止蛋白质的漏出。缺乏nephrin时，尿中将出现蛋白质（见网络增值服务）。位于肾小球毛细血管内皮与基膜之间还有一种细胞，称为系膜细胞，与其周围的基质共同构成系膜。大鼠的系膜细胞分为两类，一类细胞称为固有平滑肌样系膜细胞，具有收缩能力，可调节滤过膜的面积和肾小球滤过系数，还具有吞噬作用。另一类细胞称为骨髓源吞噬细胞，数量较少，具有吞噬能力，其中有些细胞表达主要组织相容性复合分子Ⅱ，可能充当抗原提呈细胞。一些缩血管物质，如血管升压素、去甲肾上腺素、血管紧张素Ⅱ、内皮素、血栓烷A2和腺苷（可引起入球小动脉收缩）等，可引起系膜细胞收缩。心房钠尿肽、前列腺素E2、前列环素、多巴胺和一氧化氮（NO）可使系膜细胞舒张。
正常人两肾全部肾小球的总滤过面积达1.5㎡左右，且保持相对稳定。不同物质通过滤过膜的能力取决于滤过物质分子的大小及其所带的电荷。一般说来，分子有效半径小于2.0nm的中性物质可自由滤过（如葡萄糖）；有效半径大于4.2nm的物质不能滤过；而有效半径在2.0～4.2nm之间的各种物质，则随有效半径的增加而滤过量逐渐降低。用不同有效半径的中性右旋糖酐分子进行实验，可清楚地证明滤过物质分子大小与滤过的关系。然而有效半径约为3.6nm的血浆白蛋白（分子量为96000）却很难滤过，因为白蛋白带负电荷。用带不同电荷的右旋糖酐进行实验观察到，即使有效半径相同，带正电荷的右旋糖酐较易通过，而带负电荷的右旋糖酐则较难通过（图8-4）。以上结果表明滤过膜的通透性不仅取决于滤过膜孔的大小，还取决于滤过膜所带的电荷。在病理情况下，滤过膜的面积和通透性均可发生变化，从而影响肾小球的滤过。
（四）肾脏的神经支配和血管分布
肾交感神经节前神经元胞体位于第12胸段至第2腰段脊髓的中间外侧柱，其纤维进入腹腔神经节和位于主动脉、肾动脉部的神经节。节后纤维与肾动脉伴行，支配肾动脉（尤其是入球小动脉和出球小动脉的血管平滑肌），肾小管和颗粒细胞。肾交感神经节后纤维末梢释放的递质是去甲肾上腺素，可调节肾血流量、肾小球滤过率、肾小管的重吸收和肾素的释放。有资料表明，肾神经中有少量纤维释放多巴胺，可引起肾血管舒张。肾脏各种感受器的感觉信息可经肾传入神经纤维传入中枢（包括脊髓以及更高位的中枢），从而调节肾脏的功能。一般认为肾脏无副交感神经末梢分布。
肾动脉由腹主动脉垂直分出，入肾后依次分支形成叶间动脉、弓状动脉、小叶间动脉和入球小动脉。入球小动脉分支并相互吻合形成肾小球毛细血管网，然后汇集而形成出球小动脉。离开肾小体后，出球小动脉再次分支形成肾小管周围毛细血管网或直小血管，最后汇入静脉。肾脏血管分布的特点是有两套相互串联的毛细血管网，两者之间由出球小动脉相连。
联系客服
