腎小管和集合管的重吸收功能及分泌排泄功能
血漿中所有能夠通過濾過膜的物質(zhì)均被濾入腎小囊中。正常人每天由腎小球?yàn)V過到腎小囊的原尿?yàn)?80L,但實(shí)際上排出的終尿每日只有1.5~2.0L,由此可見99%的原尿在腎小管中被重吸收回血液中。
原尿與終尿不僅在數(shù)量上有明顯的差異,而且成分也有顯著的差別(表1-1)。
表1-1 原尿與終尿主要成分比較
(續(xù) 表)
(一)重吸收功能的特點(diǎn)與方式
被重吸收的物質(zhì)種類多、數(shù)量大,并且選擇性對(duì)機(jī)體有用的物質(zhì)重吸收。在腎小管重吸收過程中,近端小管的重吸收為球管平衡現(xiàn)象,不受神經(jīng)體液的因素調(diào)節(jié),腎小球?yàn)V過量多,重吸收的量就多。如水、鈉重吸收量相當(dāng)濾過量的65%~70%,大部分物質(zhì)是在近端小管被重吸收的。
1.重吸收物質(zhì)
(1)全部重吸收物質(zhì):葡萄糖、氨基酸等。
(2)大部重吸收物質(zhì):Na+、Cl-、H2O等。
(3)少量重吸收物質(zhì):尿素。
(4)完全不吸收物質(zhì):肌酐、肌酸等代謝廢物。
由于腎小管吸收能力有一定限度,當(dāng)血糖濃度在超過腎糖閾時(shí),腎小管上的鈉-葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)載體達(dá)到飽和,多余的葡萄糖就不能被吸收,終尿中就會(huì)出現(xiàn)糖。
2.重吸收方式 有順著濃度梯度、滲透壓差和電位差,通過擴(kuò)散、滲透、電荷吸引作用,使小管液中的水和容質(zhì)被重吸收回管周組織液中,并且不需消耗能量的被動(dòng)重吸收過程;有腎小管上皮細(xì)胞逆著濃度梯度、滲透壓差、電位差,依靠細(xì)胞膜上的泵蛋白,消耗能量做功,將小管內(nèi)的溶質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)到管周組織液間的主動(dòng)重吸收過程。
例如,Na+主動(dòng)重吸收使小管內(nèi)的電位降低,由于小管內(nèi)電位差使Cl-通過擴(kuò)散被動(dòng)重吸收。伴隨Na+、Cl-的重吸收,使管周組織液間滲透壓升高,又使小管液中H2O順著滲透壓差擴(kuò)散而被動(dòng)重吸收。
(二)被重吸收的物質(zhì)及被分泌和排泄的物質(zhì)
1.被重吸收的物質(zhì)
(1)鈉:24h從腎小球?yàn)V出500g以上,在原尿流經(jīng)腎小管時(shí)99%以上被腎小管重吸收,隨終尿排出的只有3~5g。
(2)氯:24h從腎小球?yàn)V出600g以上,大部分伴隨Na+的重吸收而被動(dòng)吸收入血,隨終尿排出的只有5g左右。在髓襻升支粗段由Na+、K+、CI-離子的載體逆濃度差主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)被重吸收。
(3)鉀:24h從腎小球被濾出約為35g,大部分K+在近端小管逆著電為差、濃度差被主動(dòng)重吸收,終尿排出的K+是遠(yuǎn)曲小管和集合管分泌的,隨尿排出的K+只有2~4g。
(4)水:70%在近端小管隨溶質(zhì)的吸收而被吸收,不受抗利尿激素的影響,與腎小球?yàn)V出量成正比,并且與體內(nèi)是否缺水無關(guān)。29%在髓襻、遠(yuǎn)曲小管、集合管被重吸收,受抗利尿激素影響,吸收的量隨著體內(nèi)水的多少而發(fā)生變化。
(5)葡萄糖:逆濃度差與Na+耦聯(lián),在Na+-葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)載體的主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)下全部重吸收。當(dāng)Na+-葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)載體達(dá)到飽和,即超過腎糖閾以及鈉泵受抑制時(shí),葡萄糖將不被重吸收而隨尿排出。
(6)蛋白質(zhì):少量被濾出的小分子蛋白質(zhì)被近端小管上皮細(xì)胞吞飲重吸收。
(7)氨基酸:在近端小管與鈉耦聯(lián)被主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)重吸收。
(8)HCO-3:在近端小管大部分被重吸收,當(dāng)與H+結(jié)合達(dá)到飽和時(shí),多余的HCO-3隨尿排出。
2.被分泌與排泄的物質(zhì)
(1)概念:①分泌,腎小管和集合管的上皮細(xì)胞將它生成的某種物質(zhì)分泌到小管液中的過程;②排泄,腎小管和集合管的上皮細(xì)胞將血液中某些物質(zhì)轉(zhuǎn)移到小管液中的過程。
(2)被分泌與排泄的物質(zhì)
①H+:是小管上皮細(xì)胞的代謝產(chǎn)物,H+向管腔內(nèi)分泌是靠載體蛋白進(jìn)行H+Na+逆向轉(zhuǎn)運(yùn)交換進(jìn)行。分泌1個(gè)H+可從小管液中回收1個(gè)Na+和1個(gè)HCO-3,Na+與HCO-3組成NaHCO3,補(bǔ)充血漿中堿儲(chǔ)含量,這就是腎小管、集合管排酸保堿維持體內(nèi)酸堿平衡的重要作用。同時(shí),在腎小管和集合管也存在K+-Na+交換,并且K+-Na+交換與H+-Na+交換間存在競(jìng)爭(zhēng)性抑制。
②K+:遠(yuǎn)曲小管和集合管分泌K+是由于Na+的主動(dòng)重吸收造成管腔內(nèi)負(fù)電位使帶正電荷的K+順電位差分泌入管腔的一種被動(dòng)過程。K+-Na+交換與H+-Na+交換存在競(jìng)爭(zhēng),酸中毒時(shí)小管細(xì)胞內(nèi)碳酸酐酶活性增強(qiáng),H+生成增多,H+-Na+交換加強(qiáng),K+-Na+交換減弱使血K+增高。相反血K+增高可造成H+-Na+交換減弱,使H+在體內(nèi)蓄積產(chǎn)生酸中毒。
③NH3:是小管上皮細(xì)胞中谷氨酰胺、氨基酸在谷氨酰胺酶和轉(zhuǎn)氨酶的作用下脫氨而產(chǎn)生的脂溶性NH3,通過單純擴(kuò)散自由跨細(xì)胞膜向pH低的方向移動(dòng)。小管液中H+濃度高偏酸,因此易于NH3擴(kuò)散到管內(nèi)。在管內(nèi)NH3與H+結(jié)合形成NH4+,再與Cl-結(jié)合形成胺鹽隨尿排出。NH3與H+的相互作用,促進(jìn)了Na+與HCO-3的重吸收,起到排酸保堿的作用。
④肌酐、對(duì)氨基馬尿酸被腎小球?yàn)V過后由腎小管排泄。
(三)體液對(duì)泌尿功能的調(diào)節(jié)
腎泌尿功能的調(diào)節(jié)是指對(duì)腎小球?yàn)V過、腎小管和集合管的重吸收及分泌排泄過程的調(diào)節(jié)。神經(jīng)調(diào)節(jié)是通過改變腎血流量調(diào)節(jié)腎小球?yàn)V過率;體液調(diào)節(jié)是改變腎小管與集合管的重吸收、分泌和排泄。
1.抗利尿激素(ADH) 下丘腦的視上核及室旁核神經(jīng)元合成和分泌ADH。作用是增加遠(yuǎn)曲小管、集合管的上皮細(xì)胞膜對(duì)水的通透性,促進(jìn)水分的重吸收,并減少腎髓質(zhì)血流量,使尿液濃縮,尿量減少。血漿晶體滲透壓及循環(huán)血量的改變均影響ADH釋放。
(1)血漿晶體滲透壓的改變影響ADH的釋放:
大量丟失水分時(shí)→血漿晶體滲透壓↑→滲透壓感受器↑→ADH合成、釋放↑→尿液濃縮→尿量↓→機(jī)體血液容量↑→使血漿晶體滲透壓↓。
大量飲水時(shí)→血漿晶滲壓↓→滲透壓感受器↓→ADH釋放↓→尿量↑→機(jī)體血液容量↓→使血漿晶體滲透壓↑。
(2)循環(huán)血量的改變影響ADH釋放:
循環(huán)血量↓→容量感受器刺激↓→迷走神經(jīng)沖動(dòng)↓→ADH釋放↑→尿量↓→維持正常血容量。
循環(huán)血量↑→容量感受器刺激↑→迷走神經(jīng)沖動(dòng)↑→下丘腦抑制→ADH合成↓→尿量↑→維持正常血容量。
2.醛固酮(aldosterone) 腎上腺皮質(zhì)球狀帶分泌的醛固酮,主要作用是促進(jìn)遠(yuǎn)曲小管、集合管的管腔膜對(duì)Na+鈉通透性的增強(qiáng),促進(jìn)鈉泵的活動(dòng)。通過H+-Na+交換及K+-Na+交換,起到保鈉、保水、排鉀作用。
醛固酮的分泌受腎素-血管緊張素-醛固酮系統(tǒng)及血鉀、鈉濃度的調(diào)節(jié)。血容量降低可刺激腎素分泌,腎素可水解血管緊張素原生成血管緊張素,后者使血管收縮。在血管緊張素逐步降解的過程中,血管緊張素Ⅱ刺激腎上腺皮質(zhì)球狀帶合成分泌醛固酮;并且腎上腺皮質(zhì)球狀帶對(duì)血鉀升高和血鈉降低刺激均為敏感,當(dāng)血鉀濃度升高0.5~1.0mmol/L時(shí)就能刺激合成分泌醛固酮排鉀保鈉,使血中鉀鈉濃度維持正常。
3.甲狀旁腺激素(PTH) 由甲狀旁腺產(chǎn)生的PTH,對(duì)腎的作用有抑制近曲小管對(duì)磷酸鹽、鈉、鉀、碳酸根、氨基酸的重吸收;促進(jìn)遠(yuǎn)曲小管、集合管對(duì)鈣的重吸收,主要是排磷保鈣;還有對(duì)骨釋放鈣和間接促進(jìn)腸道對(duì)鈣的主動(dòng)吸收等作用。PTH的合成與分泌受血鈣、血磷濃度及活性維生素D等因素的調(diào)節(jié),并受降鈣素(calcitionin,CT)、血鎂濃度及雌激素、多巴胺等因素的影響。
4.心房鈉尿肽(atrial natriuretic peptide,ANP) ANP亦稱心鈉素,是心房特化肌細(xì)胞產(chǎn)生并釋放的肽類激素。對(duì)腎的作用有抑制醛固酮、抗利尿激素的分泌,使遠(yuǎn)曲小管、集合管管腔膜上皮細(xì)胞鈉通道關(guān)閉,抑制對(duì)鈉、水的重吸收,并抑制近曲小管對(duì)磷酸鹽重吸收和使入球小動(dòng)脈舒張,增加腎小球?yàn)V過率,具有排鈉排水作用;有抑制近球細(xì)胞分泌腎素和抵抗血管緊張素的收縮血管作用,使血壓降低。當(dāng)血容量過多心房壁受牽拉時(shí),可刺激心房肌細(xì)胞釋放ANP。
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