第三節(jié) 腎小管和集合管的物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)功能

　　一、腎小管和集合管中物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)的方式：

　　腎小管與集合管的物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)功能包括重吸收和分泌。重吸收是指小管液中的物質(zhì)通過(guò)腎小管上皮細(xì)胞轉(zhuǎn)運(yùn)至血液中;分泌是指上皮細(xì)胞將本身產(chǎn)生的物質(zhì)或血液中的物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)至腎小管腔內(nèi)。

　　腎小管與集合管的物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)方式：

　　1.被動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)：包括擴(kuò)散、滲透和易化擴(kuò)散。此外當(dāng)水分子通過(guò)滲透被重吸收時(shí)有些溶質(zhì)可隨水分子一起被轉(zhuǎn)運(yùn)，該方式稱為溶劑拖曳。

　　2.主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)：包括原發(fā)主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)和繼發(fā)主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)。

　　二、腎小管和集合管中各種物質(zhì)的重吸收與分泌

　　1.Na+、Cl-和水的重吸收：腎小球?yàn)V過(guò)的Na+、Cl和水約70%在近端小管被重吸收;約20%的Na+、Cl、15%的水在髓袢被重吸收;12%的Na+、Cl在遠(yuǎn)曲小管和集合管被重吸收。

　　(1)近端小管

　　前半段Na+的重吸收：①與葡萄糖、氨基酸的重吸收相耦聯(lián)：由Na+主動(dòng)重吸收建立起電化學(xué)梯度，小管液中Na+與葡萄糖或氨基酸等經(jīng)同向轉(zhuǎn)運(yùn)體耦聯(lián)轉(zhuǎn)運(yùn)進(jìn)入上皮細(xì)胞，進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)的Na+-經(jīng)基側(cè)膜上的Na+泵泵出細(xì)胞，進(jìn)入組織間隙，Na+及經(jīng)易化擴(kuò)散出來(lái)的葡萄糖、氨基酸使細(xì)胞間隙的滲透壓升高，水通過(guò)滲透作用進(jìn)入細(xì)胞間隙，造成細(xì)胞間隙靜水壓升高，促使Na+和水進(jìn)入毛細(xì)血管而被重吸收。②與H+的分泌相耦聯(lián)：小管液中的Na+和細(xì)胞內(nèi)的H+由管腔膜上的Na+-H+交換體進(jìn)行逆向轉(zhuǎn)運(yùn)，H+分泌入小管液，進(jìn)入細(xì)胞的Na+再由Na+泵泵至細(xì)胞間隙。

　　近端小管后半段NaCl的重吸收：①跨上皮細(xì)胞途徑：過(guò)程同前半段，經(jīng)Na+-H+交換和Cl-HCO3逆向轉(zhuǎn)運(yùn)體轉(zhuǎn)運(yùn)入細(xì)胞，進(jìn)入細(xì)胞的Cl經(jīng)基側(cè)膜上的K+-Cl同向轉(zhuǎn)運(yùn)體轉(zhuǎn)運(yùn)至細(xì)胞間隙再吸收入血;②細(xì)胞旁路：由于近端小管HCO3和水的重吸收多于Cl的重吸收，使后半段小管液中Cl高于管周組織間液，Cl順濃度梯度經(jīng)細(xì)胞旁路(通過(guò)緊密連接進(jìn)入細(xì)胞間隙)被重吸收回血。由此造成電位梯度，Na+便順電位差而被動(dòng)重吸收。

　　近端小管對(duì)水的重吸收：溶質(zhì)吸收后，水靠滲透作用被動(dòng)重吸收。

　　(2)髓袢 髓袢升支粗段是NaCl在髓袢重吸收的主要部位。其對(duì)NaCl的重吸收經(jīng)Na+∶2Cl∶K+同向轉(zhuǎn)運(yùn)進(jìn)行。其轉(zhuǎn)運(yùn)過(guò)程為：①基側(cè)膜上Na+泵活動(dòng)，造成細(xì)胞內(nèi)低Na+、低電位;②Na+、2Cl、K+經(jīng)同向轉(zhuǎn)運(yùn)體順電化學(xué)梯度轉(zhuǎn)運(yùn)入細(xì)胞;③進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)的Na+被泵入組織間液，2個(gè)Cl經(jīng)管周膜上Cl通道進(jìn)入組織間液，K+順濃差返回管腔;④Cl的重吸收和K+返回管腔造成管腔內(nèi)正電位，促使另一個(gè)Na+通過(guò)細(xì)胞旁路而被動(dòng)重吸收。髓袢升支粗段對(duì)水不通透，水不易被重吸收。

　　(3)遠(yuǎn)曲小管和集合管 此處水、鹽的轉(zhuǎn)運(yùn)是可調(diào)節(jié)性的，Na+的重吸收主要受醛固酮調(diào)節(jié)，水的重吸收主要受血管升壓素的調(diào)節(jié)。遠(yuǎn)曲小管和集合管處Na+泵活性高(遠(yuǎn)曲小管處最高)，緊密連接長(zhǎng)、緊密度高，有K+的分泌。①遠(yuǎn)曲小管始段：NaCl通過(guò)Na+-Cl同向轉(zhuǎn)運(yùn)進(jìn)入細(xì)胞，然后由Na+泵將Na+泵出細(xì)胞，被重吸收回血。②遠(yuǎn)曲小管后段和集合管：Na+順電化學(xué)梯度通過(guò)主細(xì)胞管腔膜上的Na+通道進(jìn)入細(xì)胞，再由Na+泵泵至細(xì)胞間液而被重吸收。Na+的重吸收使小管液呈負(fù)電位，可驅(qū)使小管液中的Cl經(jīng)細(xì)胞旁路而被動(dòng)重吸收。

　　2.HCO3-的重吸收和H+的分泌

　　(1)近端小管 腎小球?yàn)V過(guò)的HCO3-80%在近端小管被重吸收。過(guò)程：NaHCO3進(jìn)入腎小管解離成Na+和HCO3-，Na+通過(guò)Na+H+逆向交換進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)，HCO3-與分泌的H+結(jié)合生成H2CO3，H2CO3分解為CO2和水，CO2經(jīng)單純擴(kuò)散進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)，在碳酸酐酶的催化下水合形成H2CO3，H2CO3再解離出HCO3-和H+，HCO3-和Na+一起被轉(zhuǎn)運(yùn)回血，H+又分泌到管腔中。特點(diǎn)：①HCO3-以CO2形式重吸收;②HCO3-優(yōu)先于Cl的重吸收;③若HCO3-濾過(guò)量超過(guò)H+的分泌量,多余的部分隨尿排出。

　　(2)髓袢 髓袢HCO3-的重吸收主要發(fā)生在升支粗段，機(jī)制同近端小管。

　　(3)遠(yuǎn)曲小管和集合管：遠(yuǎn)曲小管和集合管的閏細(xì)胞可經(jīng)兩種機(jī)制主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)H+。即經(jīng)質(zhì)子泵和H+-K+ATP酶將細(xì)胞內(nèi)的H+交換泵入小管液中。泵入小管液中的H+可與HCO3-結(jié)合形成CO2和水;與HPO42-反應(yīng)生成H2PO4-;還可與NH3反應(yīng)生成銨離子，從而降低小管液中H+濃度。

　　3.NH3的分泌與H+、HCO3-的轉(zhuǎn)運(yùn)關(guān)系：近端小管、髓袢升支粗段和遠(yuǎn)端小管上皮細(xì)胞中谷氨酰胺脫氨生成NH3與NH4+，NH4+通過(guò)上皮細(xì)胞頂端膜逆向轉(zhuǎn)運(yùn)體進(jìn)入小管液。NH3可通過(guò)單純擴(kuò)散進(jìn)入管腔或細(xì)胞間隙。集合管細(xì)胞膜對(duì)NH4+不易通透，細(xì)胞中的NH3通過(guò)擴(kuò)散分泌入小管液與分泌的H+結(jié)合生成NH4+，并進(jìn)一步與強(qiáng)酸鹽(如NaCl)的負(fù)離子結(jié)合為銨鹽隨尿排出。強(qiáng)酸鹽的正離子(如Na+)則與H+交換后和細(xì)胞內(nèi)的HCO3-一起被轉(zhuǎn)運(yùn)回血。所以，腎小管和集合管細(xì)胞分泌NH3既可促進(jìn)排H+，又能促進(jìn)HCO3-的重吸收。

　　4.K+的重吸收和分泌

　　K+的重吸收 腎小球?yàn)V過(guò)的K+，約65%~70%被近端小管主動(dòng)重吸收，25%~30%在髓袢重吸收。遠(yuǎn)端小管后半段和集合管的閏細(xì)胞可重吸收K+，但機(jī)制不清楚。

　　K+的分泌 決定尿中排K+量的最重要因素是遠(yuǎn)曲小管和集合管K+的分泌量。遠(yuǎn)端小管和集合管上皮細(xì)胞泌K+的機(jī)制：①基側(cè)膜上的Na+-K+泵將細(xì)胞內(nèi)Na+泵出細(xì)胞，小管液中Na+順電化學(xué)梯度經(jīng)腔面膜的Na+通道擴(kuò)散進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)，造成管腔內(nèi)帶負(fù)電;同時(shí)將細(xì)胞外液中的K+泵入細(xì)胞，造成細(xì)胞內(nèi)高K+;②細(xì)胞內(nèi)K+順濃度經(jīng)腔面膜的K+通道進(jìn)入小管液。

　　5.鈣的重吸收和排泄：腎小球?yàn)V過(guò)的Ca2+，約70%在近端小管被重吸收，與Na+的重吸收平衡;20%在髓袢，9%在遠(yuǎn)端小管和集合管被重吸收，少于1%的Ca2+隨尿排出。

　　(1)近端小管 近端小管對(duì)鈣的重吸收，約80%由溶劑拖曳方式經(jīng)細(xì)胞旁路進(jìn)入細(xì)胞間隙，約20%經(jīng)跨細(xì)胞途徑重吸收。

　　(2)髓袢 在髓袢僅升支粗段能重吸收Ca2+。可經(jīng)主動(dòng)、被動(dòng)兩種轉(zhuǎn)運(yùn)機(jī)制進(jìn)行。

　　(3)遠(yuǎn)曲小管和集合管 經(jīng)跨細(xì)胞途徑主動(dòng)重吸收Ca2+。Ca2+的重吸收和排泄受甲狀旁腺激素的調(diào)節(jié)。

　　6.葡萄糖的重吸收

　　(1)部位：僅限于近端小管(尤其是近端小管前半段)。

　　(2)機(jī)制：與Na+耦聯(lián)，通過(guò)繼發(fā)主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)而被重吸收。

　　(3)腎糖閾和葡萄糖吸收極限量：近端小管對(duì)葡萄糖的重吸收有一定的限度。當(dāng)血糖濃度達(dá)180mg/100ml時(shí)，有一部分腎小管對(duì)葡萄糖的吸收達(dá)到極限，尿中開始出現(xiàn)葡萄糖。將開始出現(xiàn)尿糖時(shí)的最低血糖濃度稱為腎糖閾。

　　第四節(jié) 尿液的濃縮和稀釋

　　一、濃縮尿、稀釋尿的產(chǎn)生

　　腎髓質(zhì)組織液為一高滲區(qū)，從外髓到內(nèi)髓滲透壓逐漸升高，含低滲小管液的集合管從這一高滲區(qū)通過(guò)。當(dāng)體內(nèi)缺水時(shí)，在血管升壓素的作用下，遠(yuǎn)曲小管和集合管對(duì)水的通透性增加，水便通過(guò)滲透作用進(jìn)入高滲的組織間液，小管液不斷被濃縮，形成濃縮尿。體內(nèi)水過(guò)多時(shí)，血管升壓素減少，水不易通透，則排出稀釋尿。

　　二、腎髓質(zhì)滲透梯度的形成

　　1.結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)

　　(1)近髓腎單位髓袢呈“U”形結(jié)構(gòu)，構(gòu)成逆流系統(tǒng);

　　(2)腎小管、集合管各段細(xì)胞膜對(duì)溶質(zhì)和水有不同的通透性，可產(chǎn)生逆流倍增現(xiàn)象。

　　2.外髓部高滲區(qū)的形成

　　外髓部高滲區(qū)是由髓袢升支粗段主動(dòng)重吸收Na+和Cl所形成的：位于外髓部的升支粗段能主動(dòng)重吸收Na+和Cl而對(duì)水不通透，使升支粗段內(nèi)小管液向皮質(zhì)方向流動(dòng)時(shí)，管內(nèi)NaCl濃度逐漸降低;而升支粗段周圍的組織液則變?yōu)楦邼B，越靠近內(nèi)髓部滲透濃度越高。

　　3.內(nèi)髓部滲透梯度的形成

　　內(nèi)髓部滲透梯度的形成與尿素的再循環(huán)和NaCl的重吸收有關(guān)：

　�、俳抵Ъ�(xì)段對(duì)水易通透，而對(duì)NaCl不易通透，隨著水被重吸收，管內(nèi)NaCl濃度逐漸升高，至髓袢折返處滲透濃度達(dá)峰值;

　�、诋�(dāng)小管液折返流入對(duì)NaCl易通透的升支細(xì)段時(shí)，NaCl便擴(kuò)散至內(nèi)髓部組織間液，使等滲的近端小管液流入遠(yuǎn)端小管時(shí)變?yōu)榈蜐B，而髓質(zhì)中則形成高滲;

　�、圻h(yuǎn)曲小管和皮質(zhì)、外髓部的集合管對(duì)尿素不易通透，在血管升壓素的作用下，小管液中水被外髓高滲區(qū)所吸出，使管內(nèi)尿素濃度逐漸升高;

　�、軆�(nèi)髓集合管對(duì)尿素易通透，小管液中高濃度的尿素透過(guò)管壁向內(nèi)髓組織液擴(kuò)散，使該處尿素濃度升高，從而進(jìn)一步提高該處滲透濃度。部分尿素可經(jīng)髓袢升支細(xì)段進(jìn)入小管液，形成尿素的再循環(huán)。

　　三、直小血管在保持腎髓質(zhì)高滲中的作用

　　1.直小血管的特點(diǎn)：直小血管呈“U”形結(jié)構(gòu)，平行于髓袢;管壁對(duì)水和溶質(zhì)有高度通透性。

　　2.直小血管的作用：直小血管升支離開外髓時(shí)，帶走多余的溶質(zhì)和水(主要是水)，使髓質(zhì)高滲梯度得以保持。

　　第五節(jié) 尿生成的調(diào)節(jié)

　　一、腎內(nèi)自身調(diào)節(jié)

　　1.小管液中溶質(zhì)的濃度對(duì)腎小管功能的調(diào)節(jié)

　　小管液中溶質(zhì)所形成的滲透壓，可阻礙腎小管對(duì)水的重吸收。小管液中溶質(zhì)濃度增加，滲透壓升高，妨礙了Na+和水的重吸收，而使尿量增多的現(xiàn)象，稱滲透性利尿。

　　2.球管平衡

　　(1)概念 不論腎小球?yàn)V過(guò)率或增或減，近端小管的重吸收率始終是占腎小球?yàn)V過(guò)率的65%～70%，這種現(xiàn)象稱為球-管平衡。

　　(2)生理意義 在于使尿中排出的溶質(zhì)和水不致因腎小球?yàn)V過(guò)率的增減而出現(xiàn)大幅度變動(dòng)。

　　(3)機(jī)制 為濾過(guò)率變化引起管周毛細(xì)血管血壓、血漿膠滲壓改變所致。

　　二、神經(jīng)和體液調(diào)節(jié)

　　1.腎交感神經(jīng)的作用

　　腎交感神經(jīng)興奮可通過(guò)三方面作用影響尿的生成。

　�、偻ㄟ^(guò)腎血管平滑肌的α腎上腺素能受體，引起入、出球小動(dòng)脈收縮(以入球小動(dòng)脈為主)，腎小球毛細(xì)血管血漿流量減少，腎小球?yàn)V過(guò)率降低;

　�、谕ㄟ^(guò)激活β腎上腺素能受體，使球旁細(xì)胞釋放腎素，導(dǎo)致血液循環(huán)中血管緊張素Ⅱ和醛固酮濃度增加，使腎小管對(duì)NaCl和水的重吸收增多;

　�、劭芍苯哟碳そ�端小管和髓袢對(duì)NaCl、水的重吸收。

　　2.血管升壓素

　　血管升壓素(VP)也稱抗利尿激素(ADH)

　　(1)產(chǎn)生部位：下丘腦視上核、室旁核神經(jīng)元胞體。

　　(2)主要作用：①提高遠(yuǎn)曲小管和集合管對(duì)水的通透性;②增加髓袢升支粗段對(duì)NaCl的重吸收;③增加內(nèi)髓部集合管對(duì)尿素的通透性。

　　(3)分泌的調(diào)節(jié)：

　�、傺獫{晶體滲透壓的改變 血漿晶體滲透壓升高，刺激下丘腦滲透壓感受器，引起血管升壓素分泌增加。相反，大量飲清水后，血漿晶體滲透壓降低，使血管升壓素分泌減少，腎對(duì)水的重吸收減少，尿量增加，尿液稀釋。這種大量飲清水引起尿量增多的現(xiàn)象，稱為水利尿。

　　②血容量和動(dòng)脈血壓的改變 當(dāng)血量減少時(shí)，心肺感受器所受的刺激減弱，經(jīng)迷走神經(jīng)傳入至下丘腦的信號(hào)減少，對(duì)血管升壓素釋放的抑制作用減弱或取消，血管升壓素的釋放增加。血容量增多時(shí)，則發(fā)生相反的變化。

　　當(dāng)動(dòng)脈血壓在正常范圍時(shí)，壓力感受器傳入沖動(dòng)對(duì)血管升壓素的釋放起抑制作用，當(dāng)動(dòng)脈血壓低于正常時(shí)，血管升壓素的釋放增加。

　�、燮渌�因素。

　　3.腎素-血管緊張素-醛固酮系統(tǒng)

　　(1)腎素-血管緊張素-醛固酮系統(tǒng)的組成成分

　　(2)血管緊張素Ⅱ的作用：

　�、俅碳そ�端小管對(duì)NaCl的重吸收，使尿中排出NaCl減少;

　�、诟邼舛葧r(shí)引起入球小動(dòng)脈強(qiáng)烈收縮，則腎小球?yàn)V過(guò)率減小;低濃度時(shí)引起出球小動(dòng)脈收縮，使腎血流量減少，但腎小球毛細(xì)血管血壓升高，因此腎小球?yàn)V過(guò)率變化不大。

　�、鄞碳と┕掏�的合成和釋放，從而調(diào)節(jié)遠(yuǎn)曲小管和集合管對(duì)Na+和K+的轉(zhuǎn)運(yùn);

　�、艽碳ぱ�管升壓素的釋放，增加遠(yuǎn)曲小管和集合管對(duì)水的重吸收，使尿量減少。

　　(3)醛固酮的作用：促進(jìn)遠(yuǎn)曲小管和集合管對(duì)Na+、水的重吸收，促進(jìn)K+的排出，所以醛固酮有保Na+排K+的作用。

　　(4)腎素分泌的調(diào)節(jié)

　�、倌I內(nèi)機(jī)制：a.當(dāng)腎動(dòng)脈灌注壓降低時(shí)，入球小動(dòng)脈血流量減少，對(duì)入球小動(dòng)脈牽張感受器的刺激減弱，使腎素釋放增加;b.當(dāng)腎小球?yàn)V過(guò)率降低，濾過(guò)和流經(jīng)致密斑的Na+量減少，刺激致密斑感受器，引起腎素釋放增多。

　�、谏窠�(jīng)機(jī)制：腎交感神經(jīng)興奮，可刺激腎素的釋放。

　�、垠w液機(jī)制：腎上腺素和去甲腎上腺素等可刺激腎素的釋放;血管緊張素Ⅱ、血管升壓素、心房鈉尿肽、內(nèi)皮素和NO等可抑制腎素的釋放。

　　4.心房鈉尿肽(ANP)

　　是由心房肌細(xì)胞合成并釋放的肽類激素，其主要作用是使血管平滑肌舒張和促進(jìn)腎臟排鈉、排水。

　　5.其他激素

　　腎臟自身可生成多種激素，影響腎血流動(dòng)力學(xué)和腎小管的功能。