腎臟的結(jié)構(gòu)和功能.ppt

1、第十章 腎臟疾病的生物化學(xué)診斷,8/31/2020,1,腎臟(kidney)不僅是機(jī)體內(nèi)最重要的排泄器官，還是重要的內(nèi)分泌器官，腎臟在維持機(jī)體內(nèi)環(huán)境的穩(wěn)定和平衡方面起著極為重要的作用。各種腎臟疾病均可造成機(jī)體代謝紊亂，并導(dǎo)致血液和尿液生物化學(xué)的改變。因此，血、尿生物化學(xué)檢驗(yàn)是指導(dǎo)腎臟疾病診斷和治療的重要指標(biāo)。,8/31/2020,2,第一節(jié),腎臟的結(jié)構(gòu)和功能,8/31/2020,3,腎臟最基本的功能是泌尿，泌尿過程包括腎小球?yàn)V過、腎小管選擇性重吸收和排泌。腎臟泌尿功能的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)是腎單位和腎血管，腎臟豐富的神經(jīng)支配和具有內(nèi)分泌功能的腎小球旁復(fù)合體對維持和調(diào)節(jié)腎臟的功能十分重要。本節(jié)主要介紹與腎臟

2、泌尿功能相關(guān)的腎臟組織結(jié)構(gòu)，腎臟泌尿生理過程及衡量指標(biāo)。,8/31/2020,4,一、腎臟的基本結(jié)構(gòu),腎單位 1.腎小體 2.腎小管和集合管 腎的血管,8/31/2020,5,腎臟為成對略呈蠶豆形的實(shí)質(zhì)性器官，位于腹膜后脊柱兩側(cè)。腎外被膜包裹，內(nèi)側(cè)緣中央凹陷成腎門，血管、淋巴管、神經(jīng)和輸尿管經(jīng)此出入腎。腎實(shí)質(zhì)分為皮質(zhì)和髓質(zhì)兩部分。皮質(zhì)在外層，主要由腎小體和腎小管構(gòu)成；髓質(zhì)在內(nèi)層，由20-28個(gè)錐體組成，主要含髓袢的降支及升支、集合管及乳頭管。腎錐體開口于腎小盞，腎小盞合成腎盂，腎盂向下逐漸縮小續(xù)于輸尿管。,8/31/2020,6,(一)腎單位 腎單位(nephron)是腎臟結(jié)構(gòu)和功能的基本單位

3、。人每側(cè)腎臟約有80-120萬個(gè)腎單位，每個(gè)腎單位由腎小體和腎小管組成。集合管不包括在腎單位內(nèi)，但由于其在尿液濃縮與稀釋的過程中起著重要作用，故可把集合管視為腎小管的終末部分。,8/31/2020,7,1腎小體 由中央部的腎小球和包繞其外的腎小囊組成。腎小球是由入球小動(dòng)脈反復(fù)分支形成的一團(tuán)盤曲的毛細(xì)血管網(wǎng)。腎小球毛細(xì)血管小葉間的軸心組織為腎小球系膜。腎小囊分內(nèi)外兩層上皮細(xì)胞，內(nèi)層緊貼毛細(xì)血管壁，外層與腎小管壁相連，兩層之間的腔隙稱囊腔，與腎小管管腔相通。,8/31/2020,8,2腎小管和集合管 腎小管長而彎曲，分為三段：近端小管，包括近曲小管和髓袢降支粗段，前者與腎小囊相連。髓袢細(xì)段，分降支

4、和升支兩部分。遠(yuǎn)端小管，包括髓袢升支粗段和遠(yuǎn)曲小管，其遠(yuǎn)端與集合管相連。多個(gè)腎單位匯集于一支集合管，多支集合管匯入一乳頭管，而后開口于腎盂。,8/31/2020,9,(二)腎的血管 腎的血管系統(tǒng)有其特點(diǎn)。腎動(dòng)脈由腹主動(dòng)脈分出后，經(jīng)葉間動(dòng)脈、弓狀動(dòng)脈、小葉間動(dòng)脈和入球小動(dòng)脈進(jìn)入腎小體，形成腎小球毛細(xì)血管袢，再匯集成出球小動(dòng)脈。離開腎小體以后又分支成二級毛細(xì)血管網(wǎng)，包繞于腎小管和集合管(既起營養(yǎng)作用，又有轉(zhuǎn)運(yùn)物質(zhì)的功能)，然后匯合成靜脈，經(jīng)小葉間靜脈、弓形靜脈、葉間靜脈和腎靜脈進(jìn)入體循環(huán)。,8/31/2020,10,二、腎臟的基本功能,泌尿功能 內(nèi)分泌功能 參與氨基酸和糖代謝 維持血壓,8/31/

5、2020,11,1泌尿功能 腎臟最重要的功能是泌尿。腎臟通過生成尿液不僅可以排泄機(jī)體代謝的終產(chǎn)物，如蛋白質(zhì)代謝產(chǎn)生的尿素、核酸代謝產(chǎn)生的尿酸、肌肉肌酸代謝產(chǎn)生的肌酐和血紅素的降解產(chǎn)物等；還可將攝入量超過機(jī)體需要的物質(zhì)，如水、電解質(zhì)等和進(jìn)人體內(nèi)的外源性異物，如絕大部分藥物、影像學(xué)檢查的造影劑和毒物等排出體外；而且同時(shí)精確調(diào)節(jié)體內(nèi)水、電解質(zhì)、酸堿和滲透壓平衡等，維持機(jī)體內(nèi)環(huán)境質(zhì)和量的相對穩(wěn)定，保證生命活動(dòng)的正常進(jìn)行。,8/31/2020,12,2內(nèi)分泌功能 腎臟分泌的激素包括血管活性物質(zhì)和非血管活性物質(zhì)。前者包括腎素、前列腺素、緩激肽等，參與全身血壓和水、電解質(zhì)代謝的調(diào)節(jié)。后者包括1，25-二羥基

6、維生素D3、紅細(xì)胞生成素等。 此外，腎臟是許多的肽類激素和內(nèi)源性活性物質(zhì)的降解場所，如胰島素、高血糖素、甲狀旁腺素、泌乳素、生長激素、促胃液素和舒血管腸肽等。,8/31/2020,13,三、腎小球?yàn)V過功能,腎小球?yàn)V液的生成機(jī)制及影響因素 1.腎小球?yàn)V過膜面積和通透性 2.有效濾過壓 3.腎血流量 腎小球?yàn)V過功能評價(jià)指標(biāo) 1.腎小球?yàn)V過率與濾過分?jǐn)?shù) 2.過篩系數(shù)與選擇指數(shù) 腎小球?yàn)V過功能的調(diào)節(jié),8/31/2020,14,腎小球?yàn)V過是指當(dāng)血液流過腎小球毛細(xì)血管網(wǎng)時(shí)，血漿中的水和小分子溶質(zhì)，包括分子量較小的血漿蛋白，通過濾過膜濾入腎小囊形成原尿的過程。此過程是一種超濾過程。原尿除了不含血細(xì)胞和部分血

7、漿蛋白質(zhì)外，其余成分和血漿相同。,8/31/2020,15,(一)腎小球?yàn)V液的生成機(jī)制及影響因素 腎小球?yàn)V液的生成與細(xì)胞外液的生成相似。決定腎小球?yàn)V過作用的主要因素有：結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)：濾過膜濾過面積和通透性；動(dòng)力基礎(chǔ)：有效濾過壓；物質(zhì)基礎(chǔ)：腎血流量。,8/31/2020,16,1腎小球?yàn)V過膜濾過面積和通透性 人體兩側(cè)腎臟的腎單位總數(shù)達(dá)200萬個(gè)，總濾過面積約1.5m2，十分有利于濾過。濾過膜通透性大小由其結(jié)構(gòu)決定，同時(shí)受腎小球系膜的調(diào)節(jié)。,8/31/2020,17,(1)濾過膜與濾過屏障：濾過膜的獨(dú)特結(jié)構(gòu)使之具有一定的孔徑和電荷選擇性，既對小分子物質(zhì)有極高的通透性，又對大分子物質(zhì)有高度的截留作用。,

8、8/31/2020,18,濾過膜有三層結(jié)構(gòu)：內(nèi)層為毛細(xì)血管的內(nèi)皮細(xì)胞層，細(xì)胞間連接疏松，形成大量的圓形窗孔，孔徑40-100nm，血細(xì)胞不能通過，對血漿蛋白幾乎不起屏障作用；中間為非細(xì)胞性的基膜層，是由微纖維織成的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，網(wǎng)孔直徑約4- 8nm，由于基底膜本身的伸展性較大，除可讓水及部分小分子溶質(zhì)通過，有時(shí)分子量較小的血漿蛋白也能通過，是濾過膜中主要的屏障；外層是腎小囊上皮細(xì)胞，由突起的足細(xì)胞構(gòu)成，足突附著在基膜，足突間裂隙稱為裂孔，其上有一薄層裂孔膜，為柵欄狀細(xì)絲網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，網(wǎng)孔直徑約7nm，是濾過膜的最后一道屏障。,8/31/2020,19,濾過膜形成的濾過屏障包括兩個(gè)部分：孔徑屏障：指由

9、濾過膜三層結(jié)構(gòu)上孔道所構(gòu)成的屏障。屏障作用與濾過膜上的孔徑大小以及物質(zhì)分子構(gòu)型、形狀和伸展性等有關(guān)。電荷屏障：濾過膜三層結(jié)構(gòu)的表面都覆蓋有一層帶負(fù)電荷的唾液酸，這就使帶負(fù)電荷的物質(zhì)不易通過，而帶正電荷的物質(zhì)較易通過。濾過屏障中起主要作用的是孔徑屏障，分子半徑小于2nm的物質(zhì)可自由通過腎小球?yàn)V過膜，分子半徑大于4nm，分子量約70kD的物質(zhì)幾乎不能通過。電荷屏障只是對那些剛能通過濾過孔道帶負(fù)電荷的大分子物質(zhì)，如血漿清蛋白(半徑為3.6nm)有選擇性的阻擋作用。,8/31/2020,20,(2)腎小球系膜及作用：位于腎小球毛細(xì)血管之間，由系膜細(xì)胞和系膜基質(zhì)所組成。系膜能通過系膜細(xì)胞收縮和改變基質(zhì)的

10、物理性狀調(diào)節(jié)濾過屏障。,8/31/2020,21,2020/8/31,22,2有效濾過壓(effective filtration pressure)由三種力組成，根據(jù)三種力作用方向的不同，可列出下式： 腎小球有效濾過壓=腎小球毛細(xì)血管血壓-(血漿膠體滲透壓+囊內(nèi)壓),8/31/2020,23,腎小球毛細(xì)血管血壓平均為6.0Pa，囊內(nèi)壓為1.3Pa，血漿膠體滲透壓約為2.7Pa。據(jù)此，可計(jì)算入球端有效濾過壓為2.0Pa，借此可使血漿某些成分透過腎小球?yàn)V膜，進(jìn)入腎小囊，形成原尿；出球端有效濾過壓為0，濾過停止，此過程稱為濾過壓平衡。,8/31/2020,24,3腎血流量 腎臟的血液供應(yīng)十分豐富，

11、正常人安靜時(shí)的腎血流量(RBF)約1200mlmin，相當(dāng)于心排血量的20- 25。RBF中94左右的血液分布在腎皮質(zhì)。通常所說的RBF主要指的是腎皮質(zhì)血流量，腎血流量中的血漿部分稱腎血漿流量(RPF)。,8/31/2020,25,(二)腎小球?yàn)V過功能評價(jià)指標(biāo) 1腎小球?yàn)V過率與濾過分?jǐn)?shù) 單位時(shí)間內(nèi)兩腎生成的濾液量稱為腎小球?yàn)V過率(glomerulafiltrationrate，GFR)。其值高低取決于腎血流量、有效濾過壓和濾過分?jǐn)?shù)。濾過分?jǐn)?shù)(filtrationfraction，F(xiàn)F)指腎小球?yàn)V過量占流經(jīng)腎小球的血流量的比值。FF=0.18-0.22，其值大小與毛細(xì)血管有效靜水通透性和濾過面積

12、有關(guān)。GFR和FF是衡量腎小球?yàn)V過功能的兩個(gè)重要指標(biāo)。,8/31/2020,26,據(jù)測定，體表面積為1.73m2的人體GRF為125mlmin左右，以此計(jì)算，24小時(shí)內(nèi)約有1700L血液通過腎臟，從腎小球?yàn)V出的血漿量可達(dá)180L，相當(dāng)于血漿每天在腎小球?yàn)V過60次。由此可見，腎小球?yàn)V過功能在腎的排泄功能中占有重要位置。,8/31/2020,27,2過篩系數(shù)與選擇指數(shù) 濾過膜的通透性或屏障作用大小，可以用它允許通過物質(zhì)的分子量大小來衡量。通常以腎小囊中原尿的蛋白成分和濃度與血漿蛋白成分和濃度的比較來表明腎小球毛細(xì)血管壁通透選擇性。對一特定的體內(nèi)大分子物質(zhì)，其在腎小囊腔與血漿濃度的比值稱為過篩系數(shù)；

13、兩個(gè)分子量或所帶電荷不同的蛋白過篩系數(shù)或清除率之比值稱尿蛋白選擇指數(shù)(selective urine protein index，SPI)。,8/31/2020,28,(三)腎小球?yàn)V過功能的調(diào)節(jié) 腎小球的濾過功能主要受腎血流量及腎小球有效濾過壓的調(diào)節(jié)。腎血流量的調(diào)節(jié)既能適應(yīng)腎臟泌尿功能的需要，又能與全身的血循環(huán)相配合，前者主要靠自身調(diào)節(jié)，后者主要靠神經(jīng)調(diào)節(jié)和體液調(diào)節(jié)，尤其在應(yīng)激狀態(tài)時(shí)，參與全身血流量的重新分配的調(diào)節(jié)，以適應(yīng)整體生理活動(dòng)的需要。,8/31/2020,29,四、腎小管和集合管的轉(zhuǎn)運(yùn)功能,腎小管的重吸收 腎小管、集合管的排泌 腎小管轉(zhuǎn)運(yùn)功能的調(diào)節(jié),8/31/2020,30,在泌尿過程

14、中，腎小球?yàn)V過生成的原尿需經(jīng)腎小管和集合管進(jìn)行物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)，最后形成終尿。物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)過程包括重吸收和排泌。重吸收是腎小管上皮細(xì)胞將原尿中的水和某些溶質(zhì)，部分或全部轉(zhuǎn)運(yùn)回血液的過程。腎小管和集合管的上皮細(xì)胞將其產(chǎn)生的或血液中的某些物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)到腎小管腔中的過程稱為分泌或排泌。,8/31/2020,31,(一)腎小管的重吸收 1重吸收方式與物質(zhì) 腎小管重吸收的方式可分為主動(dòng)重吸收和被動(dòng)重吸收兩類。主動(dòng)重吸收是指腎小管上皮細(xì)胞將小管液中的溶質(zhì)逆濃度差或電位差轉(zhuǎn)運(yùn)到管周組織液的過程。一般機(jī)體所需要的物質(zhì)，如葡萄糖、氨基酸、Cl、Na、K、Ca等，都是主動(dòng)重吸收。被動(dòng)重吸收是指腎小管液中的溶質(zhì)逆濃度差或電位差進(jìn)行

15、擴(kuò)散，以及水在滲透壓差作用下進(jìn)行滲透，從管腔轉(zhuǎn)移至管周組織液的過程。例如尿素和水。,8/31/2020,32,2.重吸收部位與功能 (1)近曲小管：是物質(zhì)重吸收最重要的部位。原尿中的葡萄糖、氨基酸、維生素及微量蛋白質(zhì)等，幾乎全部在近曲小管重吸收，Na、K、Cl、HC03等也絕大部分在此段重吸收。,8/31/2020,33,(2)髓袢：主要吸收一部分水和氯化鈉。在降支內(nèi)水的重吸收大于溶質(zhì)吸收，使管內(nèi)的滲透壓逐漸升高，形成滲透梯度，最高可達(dá)1200mOsmkg以上。升支不透水，而溶質(zhì)卻不斷被重吸收，形成逆向的滲透梯度，即從1200mOsmkg又逐漸下降到等滲，甚至低滲。此段滲透壓變化的過程稱為“逆

16、流倍增”，在尿液的濃縮稀釋等功能中起重要作用。,8/31/2020,34,(3)遠(yuǎn)曲小管和集合管：可繼續(xù)重吸收部分水和Na等，此段的重吸收量受血管升壓素和醛固酮的調(diào)節(jié)，在決定尿量和終尿質(zhì)的方面起著十分重要的作用。其主要功能為參與機(jī)體對體液及酸堿等的調(diào)節(jié)，在維持機(jī)體內(nèi)環(huán)境穩(wěn)定中起主要作用。,8/31/2020,35,3重吸收效率與閾值 比較原尿和終尿的量和質(zhì)可發(fā)現(xiàn)，成人每天生成的原尿量約有180L。但終尿量每天只有1.5L左右，表明腎小管的重吸收量達(dá)99。腎小管和集合管的重吸收是有選擇性的，原尿中葡萄糖、氨基酸和少量蛋白質(zhì)全部被腎小管重吸收，水和電解質(zhì)大部分被吸收，尿素只有部分被重吸收，肌酐則完

17、全不被重吸收。腎小管對許多物質(zhì)的重吸收作用有一定限度，稱最大重吸收量或閾值。如當(dāng)尿糖濃度超過10molL后，重吸收量不再增加，尿中出現(xiàn)葡萄糖，這個(gè)濃度界限稱為腎糖閾。,8/31/2020,36,(二)腎小管、集合管的排泌 1排泌方式與物質(zhì) 排泌有主動(dòng)和被動(dòng)兩個(gè)過程。酚紅(PSP)、芐青霉素、碘銳特及對氨基馬尿酸(PAH)等進(jìn)入機(jī)體的異物，均可借助于同一組酶系主動(dòng)排泌，它們相互間有競爭性抑制作用，有些強(qiáng)堿性物質(zhì)如組胺等也可主動(dòng)排泌。被動(dòng)排泌的物質(zhì)有弱堿(氨、奎寧等)和弱酸(水楊酸等)，以及Na重吸收耦聯(lián)的H、K排泌和非離子型擴(kuò)散。,8/31/2020,37,2.排泌部位與功能 (1)近端小管、遠(yuǎn)

18、端小管和集合管都有泌H功能：通過H-Na交換，達(dá)到重吸收 NaHC03的目的，在調(diào)節(jié)機(jī)體酸堿平衡方面起著重要作用。腎臟排H保Na的另一種方式是分泌NH3，在酸中毒時(shí)尤為重要。近端小管、遠(yuǎn)端小管和集合管不斷地產(chǎn)生NH3，并向小管液擴(kuò)散，與其中的H結(jié)合成離子型NH4，銨鹽的生成不僅促進(jìn)了排H，也促進(jìn)了NaHC03重吸收。,8/31/2020,38,(2)遠(yuǎn)曲小管和集合管泌鉀功能：一般當(dāng)有Na的主動(dòng)吸收時(shí)，才會(huì)有K的分泌，兩者轉(zhuǎn)運(yùn)方向相反，稱為K-Na交換。K-Na交換和H-Na交換有相互抑制現(xiàn)象， 即H-Na交換增多時(shí)，K-Na交換將減少，導(dǎo)致酸中毒時(shí)血鉀升高的原因之一。原尿中的鉀幾乎全部在近端小管被重吸收，故尿中排出的K主要來源于鉀的排泌。,8/31/2020,39,(3)近端小管的排泌功能：肌酐和對氨基馬尿酸等，既能從腎小球?yàn)V過，又能由腎小